Tout savoir sur le matériel informatique Thème de l`exposé : Les

Tout savoir sur le matériel informatique
Thème de l’exposé : Les Processeurs
Date : 05 Novembre 2010
Orateurs : Hugo VIAL-JAIME
Jérémy RAMBAUD

Architecture Matérielle des Systèmes Informatiques STS Informatique de Gestion, 1ère année
Sommaire :
1. Introduction............................................................................................................................................. 3
2. Historique................................................................................................................................................ 4
3. Relation avec les autres composants..................................................................................................... 5
4. Composition et fonctionnement interne............................................................................................... 6
4.1 Composition du processeur..............................................................................................................6
4.2 Fonctionnement.................................................................................................................................6
4.2.1 Cycle d'horloge..........................................................................................................................6
4.2.2 Cycle d'exécution d'instruction...............................................................................................6
4.3 Pipeline...............................................................................................................................................7
5. 64 bits, fréquence et multithread.......................................................................................................... 8
5.1 32 et 64 bits.........................................................................................................................................8
5.2 Les Fréquences..................................................................................................................................8
5.3 Multithread ( Multitâche )................................................................................................................8
6. Nouvelles technologies et limites de puissance..................................................................................... 8
7. Conclusion............................................................................................................................................... 9
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1. Introduction
Cœur du système, le processeur est le circuit réalisant tous les calculs et opérations logiques du système.
Son histoire, passée et à venir, ainsi que le rôle qu'il occupe dans un ordinateur seront nos objets d'études.
Nous commencerons donc par une bref présentation de l'évolution du processeur, de sa création à nos
jours.
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2. Historique
Le premier processeur voit le jour en 1969 sous le nom d' Intel 4004 par Marcian Hoff et Frederico
Faggin. Composé de seulement 2300 transistors pour une fréquence de 108 Khz, il n'est à l'époque
uniquement utilisé pour les calculatrices lorsqu'il est commercialisé en Novembre 1971.
La réussite commerciale de par la révolution informatique dont il est la source entraîne une forte et
immédiate demande de la part de tous les constructeurs du secteur micro-électronique. C'est en 1981
qu'apparaît le premier ordinateur personnel -fabriqué par IBM- équipée d'un processeur du nom de 8086,
et, un an plus tard, le premier concurrent ; AMD.
La loi de Moore datant de 1975 stipule que la puissance des processeurs doit doubler tous les deux ans,
ce qui resta valable la restriction physique de la taille minimum de gravure, ce qui donnera naissance aux
premiers processeurs multicoeurs.
Évolution des différentes capacités
Date Nom Nombre de
transistors
Finesse
de
gravure
(µm)
Fréquence
de l'horloge
Largeur
des
données
MIPS Particularités
1971 4004 2 300 108 kHz 4 bits/4
bits bus
Premier
processeur
1974 8080 6 000 6 2 MHz 8 bits/8 bits
bus 0,64
1978 8086 29 000 3 4,77 MHz 16 bits/20
bits bus 0,33
Premier
processeur 16
bits ( 1 Mio )
1982 80286 134 000 1,5 6 à 16 MHz (20 MHz
chez AMD)
16 bits/16
bits bus 1
1985 80386 275 000 1,5 16 à 40 MHz 32 bits/32
bits bus 5 Premier 32 bits
1989 80486 1 200 000 1 16 à 100 MHz 32 bits/32
bits bus 20 Premier pipeline
1993 Pentium 3 100 000 0,8 à 0,28 60 à 233 MHz 32 bits/64
bits bus 100 2 pipelines
1997 Pentium II 7 500 000 0,35 à
0,25 233 à 450 MHz 32 bits/64 bits bus 300
1999 Pentium III 9 500 000 0,25 à
0,13 450 à 1 400 MHz 32 bits/64 bits bus 510
2001 POWER 4
( IBM ) 42 000 000 0,18 à 0,065 1,3 à 3,8 GHz 32 bits/ 64 bits bus 1 700 Premier double coeur
2004 Pentium 4D
« Prescott » 125 000 000 0,09 à 0,065 2.66 à 3,6 GHz 32 bits/64 bits bus 9 000
2006 Core 2™ Duo 291 000 000 0,065 2,4 GHz (E6600) 64 bits/64
bits bus 22 000 Premier double coeur d'Intel
2007 Core 2™ Quad 2*291 000
000 0,065 3 GHz (Q6850) 64 bits/64 bits bus
2*22 000
(?)
2008 Core 2™ Duo 410 000 000 0,045 3,33 GHz (E8600) 64 bits/64 ~24 200
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(Penryn) bits bus
2008 Core 2™ Quad
(Penryn)
2*410 000 00
00,045 3,2 GHz (QX9770) 64 bits/64 bits bus
~2*24 20
0
2008 Intel Core i7
(Nehalem) 731 000 000
0,045
(2008)
0,032
(2009)
2,66 GHz (Core i7
920)
3,33 GHz (Core i7
Ext. Ed. 975)
64 bits/64
bits bus ?
2009 Intel Core i5/i7
(Lynnfield) 774 000 000 0,045 (2009)
2,66 GHz (Core i5
750)
2,93 GHz (Core i7
870)
64 bits/64
bits bus 76383
2010 Intel Core i7
(Gulftown) 1 170 000 000 0,032 3,33 GHz (Core i7 980X)
64 bits/64
bits bus 147600
3. Relation avec les autres composants d'un PC
Comme tout composant d'un système informatique, le processeur doit avoir des relations avec les
autres composants. Il emprunte pour cela divers broches que l'on nomme « Bus» constitué de multiples
fils :
Bus de contrôle : Il véhicule des signaux binaires pour synchroniser les actions des autres
composants reliés au processeur.
Bus de données : Il transfert les instructions et les données entre processeur et mémoires.
Bus d'adresse : Véhicule les adresses et données d'une instruction en cours d'exécution.
Stockage mémoire : Espace mémoire servant d'intermédiaire entre la mémoire vive ( RAM ) et le
processeur. Elle reçoit des demandes de données de la part du processeur, les transmets de la mémoire
vive au processeur, et inversement.
Le schéma suivant présente un récapitulatif :
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