Le processeur PASSADE Service Commun Formation Continue Université Stendhal Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 1 Le processeur : comment çà fonctionne ? • Le processeur comprend un langage composé de mots uniquement formés de deux symboles (qu'on notera 0 et 1 par convention, mais ça n'est qu'une convention…) • Les mots sont toujours composés de multiples de 8 symboles. Ex : 00100001 ou 11011011. ???????? ???????? ???????? 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 Calcul binaire • Toutes les informations que le processeur manipule ne peuvent être composées que de deux symboles uniques • Nécessité d'utiliser le calcul binaire Définitions – BIT (BInary Digit) : Information élémentaire pouvant avoir deux valeurs : 0 ou 1 – OCTET (Attention Byte en anglais) : Ensemble de 8 symboles binaires (0 ou 1) ou 8 bits. 2 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 3 Que se passe-t-il à chaque fois qu'on ajoute un bit ? 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 bit 2 valeurs 2 bits 4 valeurs 3 bits 8 valeurs 0 0 0 0 0 1 A chaque fois qu'on ajoute un bit, on multiplie par deux le nombre de valeurs pouvant être représentées 1 1 0 1 1 1 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 Une histoire à méditer • Je vous propose deux choix : – Choix 1 : je vous donne 10 million de francs tout de suite – Choix 2 : Je vous donne un franc tout de suite, deux francs dans une heure, quatre francs dans deux heures, … je vous doublerai toutes les heures ce que je vous donne pendant 24 heures • Que choisissez vous a priori sans calculer ? 4 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 Des ordres de grandeur à connaître • • • • • Avec 1 bit, on code : 2 valeurs différentes Avec 2 bits, on code : 4 valeurs différentes Avec 4 bits, on code : 32 valeurs différentes Avec 7 bits, on code : 128 valeurs différentes Avec 8 bits ou 1 octet, on code : 256 valeurs différentes • • • • Avec 1 octet (8 bits), on code : 256 valeurs différentes Avec 2 octets (16 bits), on code : 65535 valeurs différentes Avec 3 octets (24 bits), on code env. 16 millions de valeurs différentes Avec 4 octets (32 bits), on code env. 4 milliards de valeurs différentes 5 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 Comment exprimer des unités en calcul décimal ? • • • • • Kilo… Méga… Giga… Téra… Peta… • • • • Milli… Micro… Nano… Pico… (103 ) (106 ) (109 ) (1012) (1015) (10-3 ) (10-6 ) (10-9 ) (10-12) : : : : : un millier de … un million de … un milliard de … mille milliards de … un million de milliards de … : : : : un un un un millième de … millionième de … milliardième de … millième de milliardième de 6 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 7 Les instructions : L’assemblage des mots du langage • Les mots du langage peuvent être : – soit des opérations – soit des données (ou opérandes) • Les phrases du langage (ou instructions) sont composés de plusieurs mots comprenant : – toujours une opération – zéro un ou plusieurs opérandes Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 8 Une exemple d’instruction exemple d’instruction (sur 3 octets): 10100010 00000001 00000001 RANGER exemple de programme La valeur 1 Dans la case mémoire 1 Charger la valeur 1 dans la case mémoire N°1 Ajouter 3 dans la case mémoire N°3 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 9 Types d’opérations réalisées par le processeur • Des opérations de lecture ou d’écriture dans la mémoire centrale • Des opérations arithmétiques – Additionner, soustraire, multiplier, diviser • Des opérations logiques – Comparer deux valeurs (sont-elles égales, la première est elle supérieur ? inférieure ou égale ? etc. ) – Réaliser du calcul logique (que vaut A OU B, A ET B, etc.) • Des opérations de branchement (se rendre à une autre ligne du programme, éventuellement en fonction du résultat de l’instruction précédente) Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 10 Traitement d’un programme par le processeur Mémoire centrale 00100101 00100101 00000001 00000001 00000010 00000010 00101111 00101111 00000001 00000001 10110010 10110010 10111110 10111110 00000001 00000001 00100101 00100101 00000001 00000001 00000001 00000001 Processeur Programme exécutable Le processeur exécute séquentiellement les instructions du programme Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 La vitesse des processeurs • La performance d’un processeur (ou microprocesseur) s'évalue principalement par sa vitesse d’exécution. • La vitesse est caractérisée par la fréquence d’horloge, c’est à dire en nombre de fois par seconde où le processeur peut réaliser une opération élémentaire. Exemple : 800 MHz = 800 mégaHertz = 800 millions de fois par seconde Exemple : 1,4 GHz = 1,4 GigaHertz = 1,4 milliard de fois par seconde 11 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 12 Evolution de performance des microprocesseurs 3000 2500 2000 Loi de Gordon Moore : La vitesse double en moyenne tous les 18 mois 1500 1000 500 19 70 19 74 19 78 19 82 19 86 19 90 19 94 19 98 20 00 20 01 20 02 0 En 2002 : de 1GHz à 2,4GHz Prévisions : en 2006 : 10000 MHz Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 Pourquoi un MAC et un PC ne se comprennent-t-ils pas ? • Famille de processeur différent : – Apple : microprocesseurs développés en collaboration avec la société Motorola et IBM (ex: PowerPC G4) – PC et compatibles Windows : microprocesseurs de la famille x86 et Pentium développé par la société Intel (exemples : 486, Pentium III, Pentium IV, Celeron) • Chaque famille de processeurs comprend un langage différent => les programmes ne sont pas compatibles 13 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 14 Les Familles de processeurs aujourd’hui micro-ordinateur Type PC Type Macintosh Constructeur INTEL Constructeur AMD Constructeur Apple+Motorola Gamme Bureautique Gamme Multimédia Gamme Bureautique Gamme Bureautique G3 CELERON PENTIUM CELERON CELERON G4 Copyright mars 03 - SCFC - Université Stendhal - Grenoble 3 Principaux modèles de processeurs (mai 2002) • INTEL (PC) – Céléron de 1GHz à 1,3 GHz : de 105 à 160 € – Pentium PIII de 1GHz à 1,3 Mhz : de 195 à 320 € – Pentium P4 de 1,6 GHz à 2,4 GHz : de 210 à 900 € • AMD (PC) – AMD Duron 1GHz à 1,3 GHz : de 70 à 150 € – AMD Athlon 1,3 GHz à 1,733 GHz : de 150 à 500 € • Apple + Motorola + IBM – G4 de 500 Mhz à 1GHz (meilleures performances à que Pentium 1,6 GHz) 15