[TUTO] Le Processeur - Principe de fonctionnement

Posté par Muldace le 21/11/2006 8:12:25

LE PROCESSEUR


I / GENERALITES

Le processeur : Par lui passe la majorité des données qui transite dans le PC. Son but est de calculer (uniquement 0 et 1 informations binaires). (On l’appelle processeur ou micro processeur.) Ensuite il transmet le résultat. On l’appelle aussi CPU : Central Processing Unit. Taches essentielles : Contrôles, Décision, Calcul. On l’appelle aussi cerveau de l’ordinateur. L’exécution des programmes se fait grâce à un jeu d’instructions. Il est aussi caractérisé par sa fréquence.

Fréquence : Cadence à laquelle il exécute les instructions. 2.6 GHz = 2,6 milliards d’opérations/secondes d’instructions Elle est cadencée par l’horloge du système. Loi de MOORE : (Co-fondateur d’INTEL) : Le nombre de transistors double tous les 18 mois.

II / FONCTIONNEMENT

Le processeur est constitué :
-unité de commande (qui lit et décode les instructions)
-unité de traitement (U.A.L Unité Arithmétique Logique) Exécute les instructions.
-unité de cache de 32Ko à 512Ko -FPU : Float Point Unit (intervient pour les nombres à virgules) (En binaire transformé en décimal)
-unité multimédia : INTEL : MMX _SSE AMD : MGX_3D NOW A chaque top horloge : -lit l’instruction à exécuter qui se trouve en mémoire -exécute l’instruction -passe à l’instruction suivante

Blocs de traitement :



1/ Permet les échanges de/vers la mémoire
2/ Permet d’accelerer le traitement des instructions en évitant d’aller les chercher en mémoire
3/ Agencer et ordonner les instructions
4/ Rendre lisible les instructions pour l’ UAL
5/ Stocke les résultats provisoires et définitifs des instructions
6/ Calcule les registres
7/ Pilote l’ UAL, les registres et le cache de données
8/ Reservoirs qui permettent d’effectuer les calculs

Instruction : composée de deux champs :
-code opération (1)
-code opérande (2) (1) : action à accomplir par le processeur (2) : paramètres de l’action Elle peut être codée de 1 à 4 octets.
Les registres : Leurs tailles varient de 8 à 32 Ko. (Selon le processeur le nombre de registre varie aussi : de 10 à plusieurs centaines)

Les registres les plus importants :
-registre accumulateur : stocke le résultat d’une opération
-registre d’état : indicateur d’avancement
-registre d’instruction : stocke l’instruction en cours
-compteur ordinal : contient l’@ de la prochaine instruction

Modes de fonctionnement

Le parallélisme : consiste à exécuter simultanément sur des processeur différents des instructions relatives à un même programme.
Le pipelinning : on met à disposition la prochaine instruction à exécuter. -LIT L’INSTRUCTION -DECODE -EXECUTE 3 Instructions à réaliser :
-SANS PIPELINNING : L1-D1-E1-L2-D2-E2-L3-D3-E3
-AVEC PIPELINNING : L1-D1+L2-E1+D2+L3-E2+D3-E3

Mémoire cache But : Accélérer le traitement des informations. 2 types :
-cache en écriture : utilisé lorsque un périphérique rapide envoi des informations à un périphérique lent.
-cache en lecture : utilisé lorsque un périphérique rapide obtient des informations d’un périphérique lent. Types de caches : L1 et L2 (évite les erreurs)

III / ARCHITECTURES

-Architecture CISC : Complex Instruction Set Computer. Ces processeurs peuvent traiter directement des instructions complexes qui sont gravés sur la puce. (X86 : INTEL ; AMD ; Cyrix…) -Architecture RISC : Reduced Instruction Set Computer Support CPU : (socket ; slot) LIF : Low Insertion Force ZIF : Zero Insertion Force

IV / CHRONOLOGIE

1971 : INTEL INVENTE LE MICRO PROCESSEUR (4004) 4BITS 108 KHZ
1972 : 8008 (8BITS)
1973 : 8080 2MHZ 8BITS
1978 : 8086 16BITS 10MHZ (29000 TRANSISTORS)
1979 : 8088 2x8 BITS : 1er MICRO PROCESSEUR D’UN PC
1982 : 80286 25MHZ (134000 TRANSISTORS)
1985 : 80386 (275000 TR)
1989 : 80486 32BITS (1,2 MILLIONS TR)
1991 : 1er produit par AMD : AM 386 (reprend l’architecture du X86)
1993 : 1er PENTIUM : P1, (3,1 MILLIONS TR) 200MHZ
1996 : AMD K5
1997 : PENTIUM MMX (INTEL) / K6 (AMD)
1998 : P2 / K6.2
1999 : P3 / ATHLON 2000 : P4 / AMD et INTEL créent le 1er processeur CADENCE EN 1GHZ
2001 : XEON d’INTEL (2GHZ)
2003 : OPTERON d’AMD
2005 : DUAL CORE 3,2GHZ 1,7 MILLIARDS TR �

DUAL CORE : Processeur à double cœur, équipé de deux micro processeurs qui travaillent en parrallèles.

HYPER THREADING : Exécute deux processus en même temps. Faire croire au système d’avoir deux processeurs logiques avec un seul physique. �

VIRTUALISATION : Deux OS en virtuel (Logiciels) Pacifica : demande beaucoup moins de ressources au processeur. Deux OS en même temps (physique). Technologie intégrée au processeur.