Qu'est-ce qu'un CPU ?

Différents composants Différents formats de processeurs Qu'est-ce qu'un CPU ? Vitesse des différents supports de stockage Les transistors Loi de Moore



Le CPU (Central Processing Unit), également appelé microprocesseur, est un circuit électronique digital dédié au traitement des données.
Communément assimilé au « cerveau » permettant à l’ordinateur de traiter et d’exécuter les instructions.



Intel i9
Processeur Intel Core i9


  • Architecture d'un processeur :
Au milieu du vingtième siècle, les travaux d’Alan Turing et Jon von Neumann vont permettre le développement des premiers ordinateurs.
Ce dernier va pour la première fois schématiser l’architecture d’un processeur (plan de ce processeur au niveau logique).
L’architecture de von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes (1):
Architecture de von Neumann
Schéma de l'architectecture de von Neumann
L’architecture récente des processeurs est plus complexe. En effet la miniaturisation a permis de rassembler d’autres composants au sein d’une même puce, on y trouve (2):
  • - L’unité d’instruction (control unit) est chargée du « séquençage » des opérations. Elle lit les données arrivant, les décode puis les envoie à l'unité d'exécution.
  • - L’unité d’exécution, chargée d’accomplir les tâches que lui a données l’unité d’instruction, elle comprend :
    • - L’unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de traitement : son rôle est d’effectuer les opérations de base (nombres entiers).
    • - La FPU (Floating Point Unit) est l'unité de calcul des nombres flottants (nombres à virgule).
  • - L’unité de gestion des entrées-sorties : dispositifs d’entrées-sorties qui permettent de communiquer avec le monde extérieur.
  • - La mémoire cache est une mémoire rapide permettant de réduire les délais d'attente des informations stockées en mémoire vive.
    Pour ce faire, elle stocke temporairement les principales données devant être traitées par le processeur.
  • - Des registres.
  • - Des bus, qui permettent la transmission des données.
schema processeur
Schéma de l'architectecture d'un processeur



  • Comparaison RISC / CISC :
RISC et CISC sont deux technologies d'architecture dédiées aux processeurs.
Un processeur utilisant la technologie RISC (Reduced Instruction Set Computer) se caractérise par un jeu d'instructions contenu, aisé à décoder, uniquement composé d'instructions simples.
Cette architecture possède un coût de fabrication réduit par rapport aux processeurs CISC. De plus l'exécution des programmes est plus rapide qu'avec des processeurs basés sur une architecture CISC.
Enfin, de tels processeurs sont capables de traîter plusieurs instructions simultanément en les traitant en parallèle.

Les processeurs CISC (Complex Instruction Set Computer) possèdent un jeu étendu d'instructions complexes. Ces processeurs ne peuvent traiter qu'une instruction à la fois, d'où un temps d'exécution conséquent.



  • La puissance d’un processeur :
La puissance d’un processeur varie en fonction de la cadence de son horloge. Cette cadence défini le nombre d'opérations effectuées en une seconde par le processeur et se mesure en GHz ou MHz.
De ce fait, un processeur dont la fréquence est égale à 4 GHz effectuera 4 milliards d’opération par seconde.
Il faut également prendre en compte la finesse de la gravure (en nm). Selon la loi de Moore, la finesse de gravure d’un processeur aurait dû être divisé par deux tous les deux ans de 1973 à 2015.
Enfin, le nombre de cœur est important car un processeur possédant plusieurs cœurs (dual-core, quad core…) sera plus rapide lors de l’exécution de plusieurs tâches en simultané. (3)