Choisir son microprocesseur
Par Mugenkun le samedi 31 mai 2014, 11:18 - Structure et évolution - Lien permanent
On va essayer de voir ensemble comment fonctionne un processeur, comment le choisir, les critères qu'il faut regarder avant achat suivant l'utilisation que vous voulez en faire.
Description du microprocesseur
Le processeur est le cœur de tout ordinateur, il permet les différentes opérations de calculs numériques ou logiques ainsi que le traitement des différentes données.
Avec les avancées technologiques et la miniaturisation, le processeur est actuellement composé des quatre éléments ci-dessous.
L'Unité Arithmétique et Logique (UAL) est l'élément central du microprocesseur, c'est l'ensemble des circuits qui effectuent les calculs.
La Mémoire Centrale, composée d'une part de la mémoire cache et d'autre part de la mémoire vive, permet de stocker les variables et les instructions en cours d'utilisation.
L'Unité d'Entrée / Sortie gère les échanges de données entre le processeur et le pont Nord via le Front Side Bus. (Pour certains processeurs actuels, cette unité gère également les échanges de données entre les différents périphériques et la mémoire centrale).
L'Unité de Commande (ou séquenceur) fait office de chef d'orchestre entre ces précédents éléments. Utilisant l'horloge délivrée par la carte mère, il rythme les transferts de données entre les autres unités en ouvrant ou fermant différents circuits et en mettant dans des registres les données en cours de traitement.
Fonctionnement du microprocesseur
Le processeur comprend uniquement les données au format binaire (un niveau de tension haute ou basse), sous forme d'instructions, d'adresses ou de données. Les différents fichiers seront interprétés par des logiciels et le système d'exploitation afin d'être traités sous la forme : instruction + données.
A la demande de l'Unité de Commande, ces couples sont mis en Mémoire Centrale via l'Unité d'Entrée/Sortie. Ensuite, l'Unité de Commande partage le couple pour envoyer la donnée vers le circuit del'Unité Arithmétique et Logique indiqué par l'instruction.
Les processeurs à jeu d'instructions complexes (CISC) sont les processeurs utilisés au sein des PC. Cette technologie utilise un très grand nombre d'instructions, ce qui simplifie la programmation et la compatibilité ascendante (on ajoute des jeux d'instructions à l'ancienne génération). Les deux grands constructeurs sont Intel et AMD.
Les processeurs à jeu d'instructions réduits (RISC) sont utilisés dans divers appareils tels que les systèmes d'armes ou les appareils portables (Smartphones ou Tablet PC) avec les processeurs de la famille ARM. Ils sont composés de très peu de jeux d'instructions, favorisant ainsi la rapidité du traitement, ainsi qu'une consommation d'énergie et un dégagement calorifique moindres.
En contre partie, lorsque l'on doit effectuer des opérations plus complexes, le programmeur doit les décomposer en opérations comprises par le processeur. Les programmes sont donc plus conséquents et plus complexes.
Avancées technologiques
Jeux d'instructions
Le principe des compatibles PC repose sur le fait que les nouvelles générations de processeurs sont compatibles avec les anciennes. De ce fait, pour que les processeurs puissent traiter des données de plus en plus complexes et différentes, on augmente le nombre d'instructions. Ces instructions sont regroupées en jeux (Instruction Set).
Plus le processeur aura de jeux d'instructions, plus il fera d'opérations différentes.
La vitesse
L'Unité de Commande fait fonctionner le processeur suivant un rythme particulier donné par la carte mère.
L'avancée technologique avait en point de mire, dans un premier temps, cette course à la vitesse. Or, avec l'arrivée des processeurs à double cœur ou plus et à d'autres technologies, la fréquence d'horloge n'est plus un critère primordial.
On utilisera plus facilement le nombre d'opérations à la seconde (le FLOPS : FLoating point Operating Per Second) pour comparer plusieurs processeurs.
La mémoire cache
Originellement, la mémoire centrale était placée sur la carte mère. Par souci d'évolutivité, les constructeurs l'ont placée sur des cartes d'extension dédiées de mémoire vive (appelées barrettes RAM).
Avec la montée en fréquence des processeurs, l'accès à cette mémoire devient un frein à la vitesse de calcul : une mémoire interne au processeur a donc été ajoutée (appelée mémoire cache).
Aujourd'hui cette mémoire cache possède plusieurs niveaux : L1, qui a la vitesse d'accès la plus rapide, suivi de L2. Elle est complétée par des barrettes de mémoires, moins rapides. Certains processeurs utilisent deux types de mémoire cache de niveau 1 : une pour les instructions et une pour les données.
Pour comparer la mémoire cache des processeurs, il faut prendre en compte leur taille et leur vitesse.
La taille des registres
Les registres sont des cases mémoires intégrées à l'Unité de Commande. Ils correspondent à la taille des données pouvant être traitées par l'Unité Arithmétique et Logique d'une part, et la taille du mot d'adresse d'autre part.
Les premiers processeurs pouvaient traiter uniquement des données codées sur 4 bits et adresser la mémoire sur 4 bits. Les microprocesseurs actuels sont capables de traiter des données codées sur 64 bits (voire 128 bits) et d'adresser la mémoire sur 64 bits.
On distinguera la taille des données et la taille des adresses.
Processeurs multicoeurs
Pour augmenter la vitesse de calcul, les constructeurs ont augmenté la vitesse d'horloge en diminuant la gravure. Cette miniaturisation ayant une limite, on a augmenté le nombre de cœurs (ensemble UAL + Unité de Commande, voire Mémoire cache). Ce faisant, l'utilisation de ces multicœurs demande une adaptation des programmes, en particulier du Système d'Exploitation, à cette nouvelle façon de travailler.
Plus un processeur aura de cœurs, plus il sera performant.
Le support
Tous les processeurs n'ont pas les mêmes supports. En effet, avec les évolutions, les processeurs possèdent plus ou moins de connecteurs et ils sont alimentés par une tension plus ou moins forte.
Le support peut se présenter sous deux formes :
le Socket : le(s) composant(s) est(sont) monté(s) sur une plaquette sous laquelle se présente toute une série de connecteurs.
le Slot : le(s) composant(s) est(sont) monté(s) sur une carte d'extension ; ce format est peu utilisé.
Autres critères
En plus de ces différentes caractéristiques, les processeurs peuvent embarquer d'autres technologies.
Ainsi, certains processeurs embarquent une partie gérant le graphisme, d'autres utilisent le pipeline* ou l'Hyper-Threading*.
La question de la consommation est de plus en plus prise en compte, surtout pour les appareils portables.
Comparer deux processeurs
Les processeurs actuels sont suffisamment performants pour une simple utilisation en bureautique.
Concernant une utilisation plus performante, notamment pour réaliser des retouches photo ou vidéo, on utilisera un processeur puissant. Le meilleur moyen de faire le bon choix reste celui de consulter des sites Internet qui comparent les processeurs.
Fondamental
Pour comparer deux processeurs, il faut prendre en compte :
les jeux d'instructions,
la vitesse,
la mémoire cache,
la taille des registres,
le nombre de corps.
Glossaire
- Hyper-Threading
Consiste, en doublant certains éléments du microprocesseur mais en utilisant une même mémoire cache, une même UAL et un même bus système, à traiter deux flots d'instructions à la fois.
- Pipeline
Considérant que l'exécution d'une instruction se fait en plusieurs phases, le Pipeline permet de débuter une instruction avant le fin de la précédente.
Stay tuned on LZ
Mugenkun