Le microprocesseurLe microprocesseur

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Le processeur (microprocesseur) est le composant hardware le plus connu d'un ordinateur.

C'est l'unité de traitement des informations. De lui-même, il est incapable de faire une action quelle qu'elle soit. Son travail se limite à lire des programmes (des suites d'instruction), à les décoder et à les exécuter.

Il ne prend donc aucune décision, se contentant d'exécuter "bêtement" ce qu'on lui demande. C'est le programme, par des instructions conditionnelles, qui se charge de "l'intelligence" des ordinateurs. A son avantage, il exécute ces tâches sans erreur et très rapidement.

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Nous trouvons différentes technologies et marques de microprocesseurs. on cite brièvement (8080 ; 8088 ; 8086 ; 80286 ; 80386 ; 80486 ; 80586 ; 80686 ; Pentium1 ; Pentium MMX ; Pentium Pro ; Pentium2 ; Céléron1 ; K6 d’AMD ; k6/2 et 3 d’AMD ; K7 d’AMD ; Pentium Xeon ; Pentium3 ; Céléron2 ; Duron ; Athlon ; Pentium4 ; Céléron XP et l’ Athlon XP).

Céleron P4 Athlon XP Intel P4 over-clocking

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Dans le monde des PC, les principaux fabricants sont : INTEL, IBM, CYRIX, AMD, NEXGEN (désormais racheté par AMD), CENTAUR et TEXAS INSTRUMENT.

. Sur les autres systèmes, il y a aussi : MOTOROLA (principalement Macintosh), ARM, ATT, DEC, HP, MIPS et SUN. Dans le domaine des compatibles, Intel a été et reste le pionnier

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Les différents types de micro processeurs 1980-1990Le premier microprocesseur Intel de la famille x86 a été le 8086. Ce dernier a un bus de données de 16 bits et une capacité d'adressage mémoire de 1 Mega-octet. Intel a créé en parallèle un microprocesseur un peu moins performant qui est le 8088. Ce microprocesseur possède les caractéristiques du 8086, excepté que son bus de données devient 8 bits en externe. C’est ce microprocesseur qui a été choisi en 1981 par IBM, pour créer le premier PC XT.

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Le second de la génération est le 80286. Ce microprocesseur possède deux modes de fonctionnement qui sont le mode réel (équivalent à un 8086) et le mode protégé (16 bits de données et capacité mémoire de 16 Mega-octets). Il a été utilisé dans le IBM PC AT.

Le troisième de la génération est le i386 DX. Il fut introduit en octobre 1985 et franchit la barrière des 32 bits de données. Le I386 Dx gère plus de mémoire centrale, jusqu’à 4 giga-octets.

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La quatrième génération I486 DX, est introduit en 1989, plus puissant que le Intel386 DX. Sa performance est deux fois supérieure. Il comporte 1.2 millions de transistors, quatre fois plus que le CPU i386DX. Les ingénieurs d’Intel ont ajouté à la puce un coprocesseur mathématique et une cache interne (L1).

Le microprocesseur I486SX est introduit sur le marché en avril 1991.

Le microprocesseur 486 DX2, possède les mêmes caractéristiques d’un I486DX, avec des améliorations de son architecture interne. Ses fréquences d’utilisation sont de 50MHZ et 66 MHZ et fonctionne en interne à la fréquence de 75 MHZ ou 100 MHZ et avec une tension d’alimentation de 3.3 volts. Il comporte aussi un cache de 16 Kilo-octets.

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Les différents types de micro processeurs 1990-2000 Le PENTIUM est la nouvelle génération d’Intel qui va bouleverser le monde avec son nouveau CPU qui a toutes les capacités de gérer, 20 fois plus rapidement, les problèmes d’hier. L’expérience à permet à Intel de prévoir ce que sera le microprocesseur de l’an 2000.

Historique des microprocesseurs Pentium 

1) Le premier microprocesseur Pentium a été le P75. Ce dernier a un bus de données de 64 bits et une capacité d'adressage mémoire de 4 giga-octet.

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Il Fonctionne à l’extérieur à une fréquence de 66 Mhz et à l’intérieur à la fréquence de 75 Mhz. Son coprocesseur était plus amélioré que celui du i486DX4 permet de résoudre pas mal de problèmes mathématiques plus complexes.

Intel créa son deuxième CPU P90 avec légèrement plus de fréquence interne, qu’il l’a augmenté à 90Mhz et toujours sous une alimentation de 5 volts. Ces microprocesseurs commencent à donner des résultats plus performants mais les CPU chauffent.

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Intel introduit des radiateurs collés aux dos des CPU. Ces radiateurs dégagent la chaleur et protègent le CPU contre l’éclatement.

Le P100, P120 et P133 étaient introduits dans le début des années 1994 pour éventuellement accélérer les logiciels de Bureautique et d’autres applications plus gourmandes.

L’introduction de ces nouveaux CPU avec de nouvelles fréquences causent souvent des blocages dus aux surchauffes de ces derniers. Pour cette raison là, l’idée d’introduire des ventilateurs, permet de refroidir les CPU et assure un seuil de chaleur favorable au fonctionnement

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2) Le second de la génération est le Pentium MMX.Il permet de passer à des fréquences nettement supérieures à 133 Mhz. Il nécessite une alimentation électrique de l’ordre de 2.8 volts seulement à 166MHZ et 200Mhz.

En parallèle, d’autres fabricants de CPU, créent leurs CPU qui se rapprochent de l’architecture des Pentiums. Le 686 de Cyrix et le K6 et K6/2 de AMD avaient facilement dépassé les vitesses du Pentium et intègrent des caches L1 supérieurs. Leurs sockets étaient respectivement Socket7 et super socket7 pour les microprocesseurs AMD et Cyrix.

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3) Le troisième de la génération est le Pentium PRO. Il fut introduit en octobre 1994. Nécessite une carte mère spéciale à socket8.

Son bus de données était toujours à 64 bits, mais son bus d’adresse est augmenté de 4 bits supplémentaires pour pouvoir toucher des espaces de mémoire centrale plus importantes.

Ce type de CPU est dédié aux serveurs d’applications. Sa fréquence de fonctionnement interne s’élève à 250 Mhz sous une fréquence externe de 66 Mhz.

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4) La quatrième génération est le PentiumII, En 1997, Intel réalise son saut vers un nouveau microprocesseur appelé PENTIUMII. Compatible à 100% aux anciens 486 et Pentium1. Intel change la taille de son bus de données  à 128bits et l'emplacement CPU est changé par un nouveau, appelé SLOT1. 

Sa fréquence touche les 400,500, et 1.3 Ghz sous des alimentations de 1.7 et 1.6volts.... certainement le CPU chauffe et un ventilateur sur le dos d'un grand  radiateur reste indispensable.

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5) La Cinquième génération est le PentiumIII, Est introduit en fin d’année 1998Il est très puissant vue sa fréquence de travail améliorée jusqu’au 1.3 GHZ.

Cette génération est dédiée aux ordinateurs professionnels. Leurs BUS de données et d’adresses restent inchangées. Le cache L1 est de 64 ko et le cache L2 de 512 à 1Mo.il nécessite un slot1 ou un FCPGA 370.

6) La sixième génération est le Pentium Xéon : Est introduit entre le PII et le PIII pour équiper les serveurs.

Ce microprocesseur nécessite une carte mère spéciale. Sa fréquence est de l’ordre de 550 Mhz et accepte de travailler en bi-processeurs. Son Slot est appelé Slot2.

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7) La septième génération est le P4 :

Ses Bus de données et d’adresses n’ont pas changé mais sa fréquence de travail est passée à 2.2 GHZ sous une fréquence externe allant jusqu’à 266 Mhz et 500Mhz.

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AMD K6-2Le K6-2 3D est un sérieux concurrent face au Pentium II d'Intel.Le cache interne de premier niveau est de 64 ko contre 32ko sur les processeurs d'Intel. Le K6-2 est prévu pour les cartes-mères Super7, mais est également compatible avec les cartes-mères de type Socket 7 récentes. L'AMD K6 A l'origine, concurrent du pentium MMX,  le K6, dans ses versions les plus rapides, s'approche de la puissance du P2. c'est un processeur de type socket 7.

Les microprocesseurs AMD

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AMD DuronProposé en versions 700, 650 et 600 MHz, le processeur AMD Duron offre, à fréquence d'horloge égale, jusqu'à 25% de performances en plus que le processeur Intel Celeron qui équipe aujourd'hui de nombreux systèmes.

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Avant la génération des 486, les supports des processeurs étaient le plus souvent soudés sur la carte mère.

À partir des 486, la société Intel s’est mise à enficher le CPU sur un support, afin que l’utilisateur puisse l’installer ou le remplacer lui-même.

Dans le même temps elle a mis au point différents standards de supports de processeurs. Ces spécifications de supports sont numérotées sous la forme « socket X ».

Les sockets étaient numérotés de 1 à 8, chacun avait des spécifications particulières. à partir du socket 4, ceux-ci étaint du type ZIF (Zero Insersion Force). Les supports ZIF sont pourvus d’un levier qui doit être soulevé, on place le processeur dans le support , et on relâche le levier.

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Différentes versions sont disponibles : ZIF 1(socket 1) Utilisé sur les cartes mères 486, il

possédait 168 ou 169 broches et était peu courant.ZIF 2(socket 2) Utilisé sur les cartes mères 486, il

possédait 239 broches et était aussi peu répandu.ZIF 3 (socket 3) Support typique des processeurs

486, comptant 237 broches.ZIF 4 (socket 4) Support utilisé par les premiers

Pentium (60 et 66 Mhz).ZIF 5 (socket 5) Support utilisé par les Pentium de la

série P54C, jusqu'à 166Mhz. Il possède 320 broches.ZIF 6 (socket 6) Utilisé sur les cartes mères 486, il

possédait 235 broches et était rare.ZIF 7 (socket 7) Il s'agit d'une extension du ZIF5,

destiné aux machines de plus de 166Mhz. ZIF 8 (socket 8) Support destiné au Pentium Pro.

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À partir de la génération des pentium II , Intel abandonnant le socket, elle opte pour l’architecture SEC(Single Edge Contact: contact sur un seul bord)

Selon cette architecture, le CPU et les différentes puces mémoires cache L2 sont montés sur une petite carte de circuit imprimé. la cartouche SEC s’insère sur la carte mère à l’aide d’un connecteur appelé « slot ».

Le « slot 1 » contient 242 broches.

le « slot 2 » utilisé pour la gamme pentium II,III et Xeon. Il contient 330 broches

Un nouveau socket est sorti,Intel revient vers le format socket :Le socket PGA370: possède 370 broches.

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socket

slot

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Processeurs Intel

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La vitesse d’horloge du processeur est mesurée comme fréquence,exprimée en nombre de cycles par seconde( le HERTZ).

Un système informatique typique effectue des millions d’opérations par seconde: la vitesse est mesurée en Mégahertz (MHZ).

1) Fréquence interne:fréquence du CPU.

C’est la fréquence du fonctionnement interne du processeur. Par exemple le Pentium 200 travaille de 166 à 200 MHZ en interne. Cette fréquence est crée par le quartz sur la carte mère, et en multipliant de facteur de multiplication externe au processeur, on obtient la fréquence interne.

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2) Fréquence externe. (fréquence du bus, ou fréquence carte mère, ou fréquence système).

C’est la fréquence avec laquelle le CPU communique avec le chipset, avec la mémoire cache L2,et avec la mémoire vive. cette fréquence est crée par le quartz sur la carte mère . Elle détermine la fréquence de fonctionnement du processeur.

Exemple:

Sur un bus de 66 MHZ( la vitesse du bus est égale à la vitesse de fonctionnement des mémoires caches et de la mémoire vive.) en appliquant un facteur de 3, on fait fonctionner un Pentium à 200 MHZ (3x66).

Cette fréquence est calculée par la formule de multiplication habituelle Fint=Fext x (X), ou Fint et la fréquence interne d’un CPU, Fext et la fréquence externe du bus système, appelée aussi FSB.

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Selon les cartes, la configuration se fait depuis le BIOS (technologie Jumperless) ou bien à l'aide de cavaliers (petits connecteurs s'enfichant sur des pattes métalliques de la carte mère). 2525

Xfréquence externe du CPU

fréquence interne du CPU