Comment un ordinateur fonctionne Processeur€¦ · Les processeurs Cerveau de l’ordinateur...

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Comment un ordinateur fonctionne Processeur

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Les processeurs

Cerveau de l’ordinateur

Règle flux d’information par intermédiaire

du bus

Détermine puissance de l’ordi (486,

Pentium, …)

Vitesse définit par l’horloge

Branché à la carte mère dans une cavité

(socket ou slot)

• doit travailler avec des données

• a deux travaux importants à faire:

1. Faire des calcule

2. Déménager des données

• processeur centrale est très efficace (vite) à faire ces deux travaux

• Vitesse de l’ordinateur déterminé par la vitesse qu’il les fait

C’est quoi, au juste, un

processeur?

Les processeurs

Deux éléments distincts

ALU (Arithmetic and Logical Unit)

Calculs sur les nombres entiers

Utilisé par logiciels comme Word et Windows

FPU (Floating Point Unit)

Calculs et fonctions mathématiques complexes et

les nombres réels (décimaux)

Sollicité par les jeux ou applications à calculs

volumineux

Logique

Caractéristiques des

processeurs Vitesse d’horloge

Contrôle

synchronisation des

opérations effectuées

par le PC

Anciens – Horloges de

fréquences 4,77Mhz

4,77 millions impulsions

d’horloge par seconde

Récents – Fréquence

d’horloge > 3Ghz

• la fréquence de l’horloge qui est règlé

avec un petit cristal

• le cristal vibre à plusieurs beats ou

ticks par seconde

• pour million de ticks par seconde on

mesure en megahertz (MHz) ou gigahertz

(GHz)

• pour chaque tick de l’horloge un pulse

est envoyé au CPU

• chacun peut causer le CPU à performer

une autre action.

Vitesse d’horloge

Fréquence Période de temps par tick

133 MHz 0.000 000 008 000 seconds

1200 MHz 0.000 000 000 830 seconds

2 GHz 0.000 000 000 500 seconds

Caractéristiques des

processeurs Mémoire cache

Processeur lit instructions (de programmes),

les exécute, et place les résultats dans RAM

Toutes données copiées au cache et RAM

Vérifie si dans le cache avant d’aller au RAM

Niveau 1 dans le processeur

Niveau 2 sur la carte mère

Caractéristiques des

processeurs Bus d’adresses

Processeur envoie informations de

localisation (lignes d’adresses)

Dirigées vers les composants

Plus de lignes d’adresses, plus le processeur

peut accéder à un grand espace de mémoire

Caractéristiques des

processeurs Bus de données

ALU – opérations de traitement de données

Registres

Zones de stockage temporaires interne

Mémorisent données avant et après traitement

Performance du système dépend sur taille

d’information stockée

80286 – 16 bits

80386, 486, ou Pentium standard – 32 bits

Pentium ou AMD supérieurs – 64 bits

Caractéristiques des

processeurs Multitraitement (« multi-tasking »)

Fait appel à des systèmes multiprocesseurs

Nécessite compatibilité logicielle et matérielle

Connecteurs supplémentaires

Jeu de puces acceptable

Processeurs capable de fonctionner ensemble

Système d’exploitation acceptable

Applications stables (pas encombrer processeur)

Caractéristiques des

processeurs Multitraitement (« multi-tasking »)

Symétrique

Tâches systèmes et applications tournent sur

n’importe quel processeur

Asymétrique

Tâches systèmes sur un processeur et tâches

applications sur un autre

Mode opératoire

Mode réel (DOS et applications DOS) Mémoire disponible vue en une seule série linéaire de

stockage

Mémoire ne peut pas être divisée et allouée à

programmes spécifiques

Pas de multitâche

Mode protégé (Sd’E de nos jours) Alloue des quantités de mémoires spécifiques

Mémoire accessible à la tâche et protégé des autres

Sd’E peut gérer toutes les tâches à la fois

Support de mémoire virtuelle et accès plus rapide à la

mémoire

1. Horloge à fréquence plus haute

• plus de cycles par secondes)

2. Un bus (lien nord et sud) plus large (plus de bits)

3. Optimisation du noyau (core) du processeur (et autres

parties) pour que le montant maximum de travail soit fait à

chaque cycles

• Les trois donne meilleur largeur de bande (bandwidth)

• Toutes parties de l’ordinateur doivent suivre la vitesse de

la partie la plus vite

• Émbouteillage (bottleneck) avec la partie la plus lente

Améliorer performance

3 méthodes

Pinout

CPU Année

(intr.)

Fréquence

d’horloge

No. de

transistors

(millions)

Cache Bus

adresse

(bits)

Bus

données

(bits

Fréqu.

bus

interne

Mémoire

Adressable

(Max)

8086 1978 8 MHz 0,029 16 20 1 Mo

8088 1979 4.77 MHz 0,029 16 8 1 Mo

80286 1982 8-20 MHz 0,134 24 16 16 Mo

80386DX 1985 16-40 MHz 0,275 32 32 4 Go

80486 1989 25-100 MHz 1,2 8Kb 32 32 4 Go

Pentium

PentiumMMX 1993

1997 60-200 MHz

166-300 MHz 3,1

4,5 8Kb

16Kb

32

32

64

64

50 MHz

50 MHz

4 Go

4 Go

Pentium Pro

Pentium II

Pentium III

1995

1997

1999

150-200 MHz

233-450 MHz

0,45-1,2 GHz

5,5

7,5

28,0

16Ko

32Ko

32Ko

32

32

32

64

64

64

50 MHz

66 MHz

100

4 Go

4 Go

4 Go

Pentium 4

“Prescott“

2000

2002

2003

2004

1,4-2,2 GHz

2,2-2,8 GHz

2,6-3,2 GHz

2,8-3,6 GHz

42,0

55,0

55,0

125,0

512Ko 32 64 400 4 Go

Pentium D Dual Core

2005 2,6-3,2GHz 230,0 1Mo 64 64 800

Évolution processeurs Intel

• Possède deux mémoires caches séparées • Un pour commandes

• Un pour données

• Bus d’adresses – 32 ou 64 bits

• Bus données – 64 bits

• Horloge – jusqu’à 2 GHz

• Fréquence du bus interne – 33 à 266 MHz

• Deux pipelines d’instructions • Permet traitement de plusieurs tâches

• U – peut exécuter toutes instructions du Pentium

• V – exécute sur demande nombre limité de commandes

Intel Pentium - Généralités

Logiciel test de CPU

Il y a aussi des logiciels qui peuvent vous aider à faire des test

avec votre CPU (ex. “WCPUID” ou “CPU-Z” sur

www.google.com).

Mesurer un processeur

Téléchargez un logiciel pour mesurer la

vitesse de votre processeur sur votre

ordinateur.

ex. “WCPUID” ou “CPU-Z” sur

www.google.com