Les Processeurs - Dimitri Sandron

LES PROCESSEURS
Par Dembélé Albert, Lasserre Kévin et Sandron Dimitri
BTS SIO 2014-2016
Isitech Partner-formation
Introduction
A sa création en 1970, le processeur était quelque chose de rare et très couteux. A
l’heure d’aujourd’hui, il est devenu quelque un composant indispensable et
obligatoire dans la plupart des appareils numérique et informatique. Nous allons voir
comment les processeurs ont évolués depuis leurs créations, quelles sont les limites
d’activités des processeurs et pour finir, pourquoi les processeurs sont-ils devenus
aussi important aujourd’hui ?
L’évolution des processeurs
Marcian Hoff, ingénieur chez Intel, trouva le moyen de placer tous les éléments formant un
processeur sur un seul circuit intégré. Il s’agit de la principale progression menant le
processeur à son successeur, le microprocesseur.
Cette évolution apporte plusieurs modifications au processeur :
- Augmentation de la vitesse d’exécution.
- Augmentation de sa fiabilité
- Réduction de la taille
- Réduction de la consommation
- Baisse des prix
Dates principales de l’évolution des processeurs :
- 1971 : Création du premier processeur nommé 4004 par Intel, ce processeur fonctionnait
sur 4 bits.
- 1978 : Les processeurs Intel 8086 et 8088 sur 16 bits.
- 1985 : Apparitions des premiers processeurs en 32 bits, AMD Am386 et 80386 (Intel x86).
- 1993 : Pentium et Pentium MMX par Intel en 36 bits.
- 2003 : Naissance de la famille de processeur « Core » par Intel avec le Core Duo sur 32 bits.
- 2008 : Intel Core i7 en 64 bits.
A titre d’information, il existe certain processeur appelé processeurs quantique qui sont en
128 bits.
L’évolution importante : le microprocesseur
Le microprocesseur a le même rôle que son prédécesseur (processeur). Cependant, sa rapidité,
sa fiabilité et son utilité se sont grandement améliorés.
Le microprocesseur est constitué de plusieurs unités, dans lesquelles se situent des sousunités, qui comprennent à leur tour des sous-unités. Mais les seuls éléments qui ne
comprennent pas d’unité et le transitor.
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Définition du champ d’activité
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Ordinateurs
Calculatrice, Calculateur, Supercalculateur
Téléphonie mobile
Domotique (cars, drones, …)
Spécifications organisationnelles
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Par qui ?
Différentes marques coexistent sur le secteur des processeurs, les deux plus
grandes, qui s’affrontent dans une guerre technologique : Intel et AMD, et d’autres tels que
Texas Instruments, Nvidia ou encore Motorola qui ont plus ou moins leur part d’importance
sur le marché.
Les processeurs, que les constructeurs d’objets technologiques choisissent d’intégrer
dans leur produit, dépendent de l’objectif du produit et de l’utilisateur ciblé. La puissance
(nombre de cœur, fréquence, …), la taille et le prix sont alors les caractéristiques principales
qui différencient les différents produits d’une même catégorie (ex : il existe différents
niveaux de gamme pour un smartphone, à cause notamment de la nature du processeur).
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Pour qui ?
Aujourd’hui, la plupart des objets numériques et technologiques de notre quotidien
nécessitant une réponse à une requête émise par un utilisateur, est doté d’un processeur.
Depuis la révolution des ordinateurs, en passant par la modernisation de nos téléphones, et
même avec les futurs concepts cars ou autre domotique, les processeurs n’ont cessé
d’évolué. Ceci vient du fait des nouveaux besoins et de l’usage de ces appareils. Ces
innovations technologiques se sont donc accompagnées par de nouvelles fonctionnalités
nécessitant des ressources de calculs plus élevées. A titre d’exemple, les voitures n’avait
jusqu’à aujourd’hui pas besoin de processeurs pour remplir toutes ses fonctions. Mes ses
fonctions s’étant améliorées, l’utilisation de processeurs puissants est devenue
indispensables. Ils permettent en effet de gérer les nouvelles interfaces graphiques, les GPS
toujours plus intelligent et toutes les autres options modernes.
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Comment ?
Les processeurs sont composés de différents composants électroniques, permettant la
manipulation et le traitement de données sous forme binaire. Ces données, provenant des
instructions de l’utilisateur via l’interface du support technologique, vont être prises en
charge par le processeur, ce qui va permettre d’exécuter les instructions stockées en
mémoire.
C’est ces composants électroniques qui sont toujours plus améliorés au fil des années. Les
processeurs sont de plus en plus miniaturisés tout en étant performant.
De ce fait, ils permettent aux constructeurs de nouveaux produits informatiques d’intégrer
ces processeurs pour rendre ces produits plus fins, plus finis, et plus puissants, comme c’est
le cas avec les smartphones actuelles ou encore les nouveaux objets tels que les montres ou
les bracelets connectés.
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Pour finir, si l’on devrait suivre la loi de Moore, définissant le phénomène empirique
énonçant que le nombre de transistors par circuit de même taille allait doubler, à prix
constants, tous les ans, et que la puissance des ordinateurs allaient croître de manière
exponentielle pour des années, le nombre de transistors dans un processeur devrait être de
l’ordre de 10 000 000 000 d’ici 2020, période où la limite du phénomène serait franchie.
Fonctionnements
Le Processeur, ou CPU (Unité Centrale de traitement), est en quelque sorte le cerveau d’une
machine, Il communique avec la mémoire pour traiter les données via des lignes
d’interconnexion appelé Bus qui sont en clair des canaux de transmissions de données.
Familles de Processeurs
On distingue deux Familles Principale, qui définissent le types d’opérations qui sont supportés
par le processeur, on peut les associer à des décodeurs (Jeux d ‘instructions).
Les CISC : (Complex instruction set Computer ou Jeux d’instruction complexe) il est aussi
appelé X86 et est utilisé sous les puces Intel ou Amd (32 et 64 bits).
Les RISC : (Reduced instruction set Computer ou Jeux d ‘instruction réduit).
Utilisé fréquemment pour les puces Arm (utilisation mobile).
Architectures
On peut constater malgré la multiplication des fabricants que deux architectures reviennent
le plus souvent`
Attention une architecture Harvard ou Von neumann peut aussi bien faire partie d ‘un Cisc
qu’un Risc.
-Architecture Harvard (Utilisation spéciale ex : centre de calcul, power pc)
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-Architecture Von Neumann ( Usage générale ex : mobile , ordinateur etc.)
Structures
Tous les processeurs sont composés de ces éléments :
- Une Ual (unité arithmétique et logique, aussi appelé alu). Elle permet d’effectuer des
calculs sur des nombres entiers.
- L’unité de contrôle : Elle permet de coordonner les différentes activités du processeur.
- La Fpu qui sert à traiter les nombres a virgules (unité de calcul en virgule flottante).
- Les registres : Qui sont des mémoires de petites tailles permettant de stocker les
instructions.
- Une horloge : Qui permet la synchronisation de toutes les actions.
- Mémoire Cache : qui permet de stocker les données les plus fréquemment utilisé
par les processeurs.
- Une Unité d’entrée sortie : Permet au processeur d’accéder aux périphériques de
l’ordinateur.
Plus trois types de Bus
Un Bus est un chemin de transmission d'un message (dans les deux sens)
- un bus de données, définit la taille des données pour les entrées/sorties, dont les accès à la
mémoire.
- un bus d'adresse permet, lors d'une lecture ou une écriture, d'envoyer l'adresse où elle
s'effectue, et donc définit le nombre de cases mémoire accessibles.
- un bus de contrôle permet la gestion du matériel.
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Principe de Fonctionnement d'une UAL
A : Entrée pour les données
B : Entrée pour les données
F : Opération à effectuer
D : Drapeaux indiquant une erreur (Flag)
R : Résultat des entrées A et B
Vue Interne D'un processeur
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