Processeur multicœur: de quoi s'agit-il et à quoi sert-il

La tendance générale est de trouver un processeur multicœur à l' intérieur d'un ordinateur personnel, donc, si vous ne savez toujours pas de quoi nous parlons, il est temps que vous rencontriez ces processeurs. En fait, ils sont avec nous depuis près d'une décennie, nous donnant de plus en plus de puissance et une plus grande capacité de traitement des informations, transformant notre machine en véritables centres de données avec des ordinateurs de bureau.

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Les processeurs multicœurs ont révolutionné le marché, d' abord pour la consommation des grandes entreprises et des centres de données, puis pour les utilisateurs normaux, plongeant ainsi dans une nouvelle ère d'équipements performants. Même notre smartphone possède des processeurs multicœurs.

Quelle est la fonction du processeur dans un ordinateur

Mais avant de commencer à voir de quoi il s'agit dans le cas des processeurs multicœurs, il vaut la peine de rafraîchir un peu de mémoire, de définir à quoi sert vraiment un processeur. Peut-être que cela semble stupide à ce stade, mais tout le monde ne connaît pas cette composante essentielle de l'ère actuelle, et il est temps.

Le processeur, CPU ou Central Processing Unit, se compose d'un circuit électronique conçu à partir de transistors, de portes logiques et de lignes avec des signaux électriques capables d'exécuter des tâches et des instructions. Ces instructions sont générées par un programme informatique et l'interaction (ou non) d'un être humain ou même d'autres programmes. De cette façon, nous sommes en mesure d'effectuer des tâches productives basées sur des données via des ordinateurs.

Un ordinateur et tout autre appareil électronique ne pourraient être conçus sans la présence d'un processeur. Il peut être plus ou moins complexe, mais tout appareil capable d'effectuer une tâche spécifique a besoin de cette unité pour convertir des signaux électriques en données, et même en tâches physiques, telles que des chaînes de montage utiles pour l'homme.

Quel est le cœur d'un processeur

Comme tout autre composant, un processeur est composé de différents éléments à l'intérieur. Nous appelons cette combinaison d'éléments l' architecture, et celle que nous avons actuellement à l'intérieur du processeur de notre ordinateur est x86, un ensemble de codes, de paramètres et de composants électroniques qui, combinés, sont capables de calculer ces instructions simplement en faisant opérations logiques et arithmétiques.

Structure interne du processeur

Le cœur ou le cœur d'un processeur est l'unité ou le circuit intégré qui est responsable du traitement de toutes ces informations. Composé de millions de transistors dotés d'une structure logique fonctionnelle, il est capable de gérer les informations qui entrent, sous forme d'opérandes et d'opérateurs pour générer les résultats qui permettent aux programmes de fonctionner. C'est donc l'entité de base d'un processeur.

Pour vous faire du son, le cœur d'un processeur est composé de ces éléments principaux:

• Unité de contrôle (UC): elle est chargée de diriger de manière synchrone le fonctionnement du processeur, en l'occurrence le cœur. Il donne des ordres sous forme de signaux électriques aux différents composants (CPU, RAM, périphériques) afin qu'ils fonctionnent de manière synchrone. Unité arithmétique et logique (ALU): elle est chargée d'effectuer toutes les opérations logiques et arithmétiques avec des nombres entiers avec les données qu'elle reçoit Registres: les registres sont les cellules qui permettent de stocker les instructions en cours d'exécution et les résultats de l'opération effectuée.

À quoi servent plus de cœurs?

La course des fabricants pour avoir le produit le plus puissant et le plus rapide ait jamais existé, et en électronique ce n'est pas différent. En son temps, c'était un jalon pour créer un processeur avec une fréquence de plus de 1 GHz. Au cas où vous ne le sauriez pas, le GHz mesure le nombre d'opérations qu'un processeur est capable d'effectuer

GHz: qu'est-ce qu'un gigahertz en informatique

La course pour avoir plus de GHz

Le premier processeur à atteindre 1 GHz a été le DEC Alpha en 1992, mais en ce qui concerne le processeur pour les ordinateurs personnels, ce n'est qu'en 1999 qu'Intel, avec ses Pentium III et AMD, avec ses processeurs Athlon a atteint ces chiffres.. À cette époque, les fabricants n'avaient qu'une seule idée en tête, « plus il y a de GHz, mieux c'est », car plus d'opérations pouvaient être effectuées par unité de temps.

Après quelques années, les fabricants ont trouvé une limite sur le nombre de GHz de leurs processeurs, pourquoi? car en raison de l'énorme quantité de chaleur générée dans son cœur, ce qui limite l'intégrité des matériaux et des dissipateurs thermiques utilisés. De même, la consommation a été déclenchée pour chaque Hz où la fréquence a été augmentée.

La course pour avoir plus de cœurs

À cette limite, les fabricants ont dû opérer un changement de paradigme, et c'est ainsi que le nouvel objectif est apparu, " plus il y a de cœurs, mieux c'est ". Pensons, si le noyau est chargé de faire les opérations, alors en augmentant le nombre de noyaux on peut doubler, tripler,… le nombre d'opérations qui peuvent être faites. Évidemment, il en est ainsi, avec deux cœurs, nous pouvons effectuer deux opérations en même temps, et avec quatre, nous pouvons effectuer 4 de ces opérations.

Intel Pentium Extreme Edition 840

L'objectif fixé par Intel pour atteindre 10 GHz avec son architecture NetBurst a été laissé de côté, ce qui n'a pas été atteint jusqu'à présent, du moins pas avec les systèmes de refroidissement disponibles pour les utilisateurs normaux. La meilleure façon d'obtenir une bonne évolutivité en puissance et en capacité de traitement était donc d' avoir des processeurs avec un certain nombre de cœurs et également à une certaine fréquence.

Des processeurs à double cœur ont commencé à être mis en œuvre, soit en fabriquant deux processeurs individuels, soit mieux, en intégrant deux DIE (circuits) sur une seule puce. Économisant ainsi beaucoup d'espace sur les cartes mères, bien que nécessitant une plus grande complexité pour la mise en œuvre de sa structure de communication avec les autres composants, tels que la mémoire cache, les bus, etc.

Les premiers processeurs avec plus d'un cœur

À ce stade, il est assez intéressant de savoir quels ont été les premiers processeurs multicœurs à apparaître sur le marché. Et comme vous pouvez l'imaginer, les débuts ont été comme toujours, pour une utilisation en entreprise sur des serveurs, et aussi comme toujours IBM. Le premier processeur multicœur était l'IBM POWER4 avec deux cœurs sur un seul DIE et une fréquence de base de 1, 1 GHz, fabriqué en 2001.

Mais ce n'est qu'en 2005, lorsque les premiers processeurs dual core destinés à la consommation de masse par les utilisateurs sont apparus sur leurs ordinateurs de bureau. Intel a volé le portefeuille d'AMD quelques semaines à l'avance avec son Intel Pentium Extreme Edition 840 avec HiperThreading, publiant plus tard l' AMD Athlon X2.

Après cela, les fabricants ont fait un essai et ont commencé à introduire des noyaux sans discernement, avec la miniaturisation des transistors qui en a résulté. Actuellement, le processus de fabrication est basé sur des transistors de seulement 7 nm mis en œuvre par AMD dans sa Ryzen de 3e génération et de 12 nm mis en œuvre par Intel. Avec cela, nous avons réussi à introduire un plus grand nombre de cœurs et de circuits dans la même puce, augmentant ainsi la puissance de traitement et réduisant la consommation. En fait, nous avons jusqu'à 32 processeurs sur le marché, qui sont les Threadrippers d'AMD.

De quoi avons-nous besoin pour profiter des cœurs d'un processeur

La logique semble très simple, insérer des cœurs et augmenter le nombre de processus simultanés. Mais au début, c'était un vrai casse-tête pour les fabricants de matériel et surtout pour les créateurs de logiciels.

Et c'est que les programmes ont été conçus (compilés) uniquement pour fonctionner avec un noyau. Non seulement avons-nous besoin d'un processeur pour être physiquement capable d'effectuer plusieurs opérations simultanées, nous avons également besoin que le programme qui génère ces instructions puisse le faire en communiquant avec chacun des cœurs disponibles. Même les systèmes d'exploitation ont dû changer leur architecture pour pouvoir utiliser efficacement plusieurs cœurs simultanément.

De cette façon, les programmeurs se sont mis au travail et ont commencé à compiler les nouveaux programmes avec prise en charge multicœur, de sorte qu’actuellement, un programme est capable d’utiliser efficacement tous les cœurs disponibles sur l’ordinateur. Multipliant ainsi les fils d'exécution au montant nécessaire. Car si, en plus des cœurs, le concept de fil d'exécution est également apparu.

Dans un processeur multicœur, il est essentiel de paralléliser les processus qu'un programme exécute, cela implique que chaque noyau parvient à exécuter une tâche en parallèle avec une autre, et consécutivement, l'une après l'autre. Cette méthode de création simultanée de différentes tâches à partir d'un programme est appelée threads de processus, threads de travail, threads ou simplement Threads en anglais. Le système d'exploitation et les programmes doivent pouvoir créer des threads de processus parallèles pour tirer parti de la pleine puissance du processeur. C'est une bonne chose que la conception CAO, le montage vidéo ou les programmes fonctionnent très bien, tandis que les jeux ont du chemin à faire.

Quels sont les fils d'un processeur? Différences avec les noyaux

HyperThreading et SMT

À la suite de ce qui précède, les technologies des fabricants de processeurs apparaissent. Le plus célèbre d'entre eux est l' HyperThreading qu'Intel a commencé à utiliser dans ses processeurs, puis AMD le ferait dans le leur avec la technologie CMT d'abord, puis avec une évolution vers SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Cette technologie consiste en l'existence de deux cœurs en un, mais ils ne seront pas de vrais cœurs, mais logiques, quelque chose qui en programmation est appelé traitement de threads ou threads. Nous en avons déjà parlé auparavant. L'idée est de diviser, encore une fois, la charge de travail entre les cœurs, en segmentant chacune des tâches à effectuer en threads afin qu'elles soient exécutées lorsqu'un cœur est libre.

Il y a des processeurs qui n'ont que deux cœurs, par exemple, mais qui ont 4 threads grâce à ces technologies. Intel l'utilise principalement dans ses processeurs Intel Core haute performance et ses processeurs portables, tandis qu'AMD l'a implémenté sur l'ensemble de sa gamme de processeurs Ryzen.

Qu'est-ce que l'HyperThreading?

Comment savoir combien de cœurs mon processeur possède

Nous savons déjà ce que sont les cœurs et quels sont les threads et leur importance pour un processeur multicœur. La dernière chose qui nous reste est donc de savoir combien de cœurs notre processeur possède.

Vous devez savoir que Windows ne fait parfois aucune différence entre les cœurs et les threads, car ils apparaîtront avec le nom des cœurs ou des processeurs, par exemple dans l'outil "msiconfig". Si nous ouvrons le Gestionnaire des tâches et allons à la section des performances, nous pouvons voir une liste où le nombre de cœurs et de processeurs logiques du CPU apparaît. Mais les graphiques qui nous seront montrés seront directement ceux des cœurs logiques, tout comme ceux qui apparaissent dans l' Analyseur de performances si nous l'ouvrons.

Comment savoir combien de cœurs mon processeur possède

Conclusion et liens intéressants

Nous arrivons à la fin, et nous espérons avoir valablement expliqué ce qu'est un processeur multicœur et les concepts les plus importants liés au sujet. Actuellement, il existe de vrais monstres avec jusqu'à 32 cœurs et 64 threads. Mais pour qu'un processeur soit efficace, non seulement le nombre de cœurs et leur fréquence sont importants, mais aussi la façon dont il est construit, l'efficacité de ses bus de données et la communication et la façon de travailler de ses cœurs, et ici Intel suit un prendre de l'avance sur AMD. Nous verrons bientôt les nouveaux Ryzen 3000 promettant de surpasser les processeurs de bureau les plus puissants d'Intel, alors restez à l'écoute pour nos critiques.

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