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Comment un ordinateur
fonctionne
Processeur
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?
• Le processeur est physiquement très petit
• Le noyau est la même taille que ton ongle.
• Le processeur est composé de transistor
• Le noyau d’un Pentium 4 contient 125 million transistors
• Le noyau est seulement 1 cm x 1 cm de grandeur.
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
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
Évolution de processeurs
8086
80286
80386
80486
Pentium
AMD K6
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).