Le processeur

Le processeur est l’élément principal
Les fonctions du processeur
La vitesse du processeur
Le choix d’un processeur
Des générations de processeurs
L’architecture du bus de la carte mère


Le processeur est l’élément principal

Le processeur est l’élément principal de l’unité centrale d’un ordinateur. Le processeur est un ensemble de métal et de céramique, placé sur la carte mère de l’unité centrale. Un ventilateur peut être éventuellement installé sur le processeur afin de limiter la surchauffe (surtout si le processeur a été « overclocké »).

Le processeur est aussi appelé CPU (Central Process Unit).

Il existe différents types de processeurs. Chaque type de processeur doit être installé sur la carte mère qui lui correspond. En fait le choix d’une carte mère (et le type de socle, le « slot », qui accueille le processeur) conditionne le type de processeur. En achetant séparément chaque composant, il est très important de vérifier si ceux-ci sont compatibles, si la carte mère est de la même génération que le processeur, si le socle correspond, si la vitesse du bus interne est compatible,…

Les fonctions du processeur

C’est le processeur qui gère les instructions de base : Ces trois instructions de base constituent un processus pendant lequel le processeur va chercher une information, la transforme et l’enregistre. En fait, les deux fonctions principales du processeur sont l’adressage et le calcul. L’adressage consiste pour le processeur à chercher et à restituer de l’information en faisant des allers-retours avec la mémoire RAM. Le calcul correspond au traitement de l’information.

La vitesse du processeur

Un processus s’effectue pendant environ un cycle du processeur, et la durée d’un cycle dépend de la vitesse du processeur. Le processeur tourne à une certaine fréquence mesurée en HERTZ, c’est à dire à un certain rythme. Plus la fréquence est grande et plus le nombre de cycle par seconde est important.

Plus un processeur tourne vite et plus il est rapide pour traiter les processus et les instructions de base qui lui sont dévolus. A chaque cycle, environ un processus est accompli ; ainsi plus la fréquence est grande et plus le processeur peut traiter un grand nombre d’instruction de base en une seconde. Toutefois, la véritable mesure de la rapidité d’un processeur est le MIPS (Millions d’Instruction Par Seconde) qui dépend de l’ensemble des composants qui constitue l’environnement du processeur : Un programme est constitué d’instructions, lesquelles sont divisées et interprétées en processus par le processeur. Le processeur traite les processus les uns après les autres, ainsi un programme qui comprend beaucoup d’instructions requière beaucoup de cycles pour traiter les processus et par conséquent plus de temps pour s’accomplir.

En général, plusieurs programmes tournent en même temps, et les processus de chacun de ces programmes en cours sont traités dans l’ordre de leurs priorités qui leur sont attribuées. La priorité d’un processus est indiquée par l’IRQ, par exemple une IRQ égale à ZÉRO (l’horloge système) passe avant toutes les autres, c’est la priorité maximale, et une IRQ égale à SEIZE "passe" après toutes les autres.

Ainsi, un processeur multi-tâches est un processeur qui gère plusieurs programmes en même temps, et plus le nombre de programmes qui tournent en même temps est important, et plus le processeur doit traiter un grand nombre de processus.

Le choix d’un processeur

Il est recommandé de choisir un processeur à la hauteur de ces propres besoins, par exemple un traitement de texte est en moyenne bien moins gourmand en ressource qu’un programme de retouche d’image ou qu’un jeu en 3D...
Par ailleurs, si un nombre important de programmes tournent régulièrement en même temps, alors un processeur rapide s’impose. Ainsi les serveurs de fichiers, d’applications, d’imprimantes, ou un Contrôleur Principale de Domaine qui gère l’authentification des connexions réseaux, ont besoin d’un processeur rapide pour répondre à la demande des clients…

D’autre part, un processeur ne doit pas tourner tout le temps à 100% de ces capacités, car sinon il chauffe rapidement et met en danger la pérennité de ces composants qui peuvent brûler et fondre éventuellement. C’est pourquoi souvent les différentes tâches d’un réseau sont dédiées à plusieurs ordinateurs, et c’est pourquoi certains serveurs sont dotés deplusieurs processeurs qui travaillent en parallèle…

Enfin, les capacités d’un processeur doivent être homogènes et de même niveau que les autres composants de l’ordinateur. Ainsi, la vitesse du bus de la carte mère ne doit pas ralentir l’acheminement des données vers le processeur, la carte graphique 3D peut soulager le travail du processeur en prenant en charge les calculs des polygones, la taille et la vitesse de transmission de la mémoire vive doit être à la hauteur, comme la vitesse d’accès aux données sur le disque dur…

Des générations de processeurs

Les processeurs ont évolués avec le temps et les cycles technologiques. La capacité d’un processeur dépend de la qualité et du nombre de transistors du processeur. Les différentes générations de processeur (tous les 18 mois environ) sont orchestrés (de façon stratégique et selon des plans marketing très élaborés) par les principaux constructeurs de processeurs du monde : Il existe plusieurs générations de processeurs qui se caractérisent par leur conception, leur vitesse et leurs jeux d’instruction de base.

Le processeur des premiers IBM compatibles PC tournait à 4,77 Mhz.
En 1992, le meilleur choix en terme de puissance et de rapidité était le processeur 80486 de chez INTEL qui combinait en une seule puce, un microprocesseur 80386, un coprocesseur arithmétique et un cache mémoire de 8 Ko. Le processeur 8086 était disponible à 25 Mhz, 33 Mhz ou 50 Mhz, et fut considéré comme trop rapide pour certaines applications.

Tous les processeurs PENTIUM utilisent le socle 7 (socket 7 en anglais) de la carte mère, mais tous ne proposent pas l’OVERDRIVE qui permet de réguler la fréquence et la tension du courrant électrique.

Les PENTIUM II peuvent aller jusqu’à la fréquence de 400 MHz.

Les PENTIUM III sont des processeurs de 6ième génération qui intègrent un nouveau jeu de 70 instructions basé sur la technologie SIMD (Single Instruction Multiple Data) et des registres dédiés. Les premiers PENTIUM III ont été bridés et ne pouvaient pas être « overclocker » ; de plus ils étaient identifiables par un numéro de série qui permettait de les repérer sur INTERNET... La caractéristique du PENTIUM III est d’améliorer le traitement des images en trois dimensions…

L’architecture du bus de la carte mère

L’évolution de l’architecture de bus a été déterminante pour les différentes générations de processeurs qui se sont succédées. Le bus se trouve sur la carte mère et relie tous les composants de la carte mère (processeur, mémoire vive, carte d’extension, ports d’interface, etc.…). Le bus est la route empruntée par les données pour aller d’un circuit vers un autre. La largeur du bus correspond au nombre de bits qui sont transférés en même temps, en parallèle. La largeur des bus a évoluée.

L’architecture des bus

Processeur

Bus



8088 et 8086

8 bits



AT, 80286 et 80386SX

16 bits



80386 et 80486

32 bits











Les bus EISA et MCA sont incompatibles, et les composants qui vont sur l’un ne vont pas sur l’autre…