Processeur ou CPU - toutes les informations dont vous avez besoin

Chaque fan d'ordinateur et de jeu doit connaître le matériel interne de son PC, en particulier le processeur. L'élément central de notre équipe, sans lequel nous ne pourrions rien faire, dans cet article, nous vous expliquons tous les concepts les plus importants sur le processeur, afin que vous ayez une idée générale de son utilisation, des pièces, des modèles, de l'histoire et des concepts importants.

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Qu'est-ce qu'un processeur

Le processeur ou CPU (Central Processing Unit) est un composant électronique sous la forme d'une puce de silicium qui se trouve à l'intérieur d'un ordinateur, spécifiquement installé sur la carte mère via une prise ou une prise.

Le processeur est l'élément chargé de réaliser tous les calculs arithmétiques logiques générés par les programmes et le système d'exploitation hébergés sur le disque dur ou le stockage central. La CPU prend les instructions de la mémoire RAM pour les traiter, puis renvoie la réponse à la mémoire RAM, créant ainsi un flux de travail avec lequel l'utilisateur peut interagir.

Le premier microprocesseur basé sur un transistor à semi-conducteur a été l' Intel 4004, en 1971, qui pouvait fonctionner avec 4 bits à la fois (chaînes de 4 zéros et uns) pour additionner et soustraire. Ce CPU est loin des 64 bits que les processeurs actuels peuvent gérer. Mais c'est qu'avant cela, nous n'avions que d'énormes salles remplies de tubes à vide qui servaient de transistors, comme l' ENIAC.

Comment fonctionne un processeur

Architecture du processeur

Un élément très important que nous devons connaître sur un processeur est son architecture et son processus de fabrication. Ce sont des concepts plus orientés vers la façon dont ils sont fabriqués physiquement, mais ils fixent les lignes directrices du marché et c'est un autre élément du marketing.

L' architecture d'un processeur est essentiellement la structure interne de cet élément. Nous ne parlons pas de la forme et de la taille, mais de la façon dont sont localisées les différentes unités logiques et physiques qui composent un processeur, nous parlons de l'ALU, des registres, de l'unité de contrôle, etc. En ce sens, il existe actuellement deux types d'architecture: CISC et RISC, deux façons de travailler basées sur l'architecture de Von Neuman, celui qui a inventé le microprocesseur numérique en 1945.

Bien qu'il soit vrai que l'architecture ne signifie pas seulement cela, car actuellement les fabricants prennent plutôt le concept avec un intérêt commercial, pour définir les différentes générations de leurs processeurs. Mais une chose que nous devons garder à l'esprit, c'est que tous les processeurs de bureau actuels sont basés sur l'architecture CISC ou x86. Ce qui se passe, c'est que les fabricants apportent de petites modifications à cette architecture en incorporant des éléments tels que plus de cœurs, des contrôleurs de mémoire, des bus internes, une mémoire cache de différents niveaux, etc. C'est ainsi que nous entendons des dénominations telles que Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2, etc. Nous verrons ce que c'est.

Processus de fabrication

D'un autre côté, nous avons ce qu'on appelle le processus de fabrication, qui est essentiellement la taille des transistors qui composent le processeur. Des vannes à vide des premiers ordinateurs aux transistors FinFET d'aujourd'hui fabriqués par TSMC et Global Foundries de quelques nanomètres, l'évolution a été ahurissante.

Un processeur est composé de transistors, les plus petites unités trouvées à l' intérieur. Un transistor est un élément qui laisse passer ou non le courant, 0 (non courant), 1 (courant). L'une d'elles mesure actuellement 14 nm ou 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Les transistors créent des portes logiques et les portes logiques créent des circuits intégrés capables d'exécuter différentes fonctions.

Principaux fabricants de processeurs de bureau

Ce sont les éléments de base pour comprendre comment les processeurs ont été développés à travers l'histoire jusqu'à aujourd'hui. Nous allons passer par les plus importants et il ne faut pas oublier les constructeurs, qui sont Intel et AMD, les leaders incontestés des ordinateurs personnels d'aujourd'hui.

Bien sûr, il existe d'autres fabricants comme IBM, le plus important de tous parce qu'il est pratiquement le créateur du processeur et la référence en matière de technologie. D'autres comme Qualcomm se sont taillé une niche sur le marché en monopolisant pratiquement la fabrication de processeurs pour Smartphone. Il pourrait bientôt passer aux ordinateurs personnels, alors préparez-vous Intel et AMD car leurs processeurs sont tout simplement merveilleux.

Evolution des processeurs Intel

Passons donc en revue les principales étapes historiques d'Intel Corporation, le géant bleu, la plus grande entreprise qui a toujours été en tête des ventes de processeurs et d'autres composants pour PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 et 8086 Intel 286, 386 et 486 Intel Pentium L'ère du multicœur: Pentium D et Core 2 Quad L'ère du Core iX

Commercialisé en 1971, il a été le premier microprocesseur construit sur une seule puce et à usage non industriel. Ce processeur était monté sur un paquet de 16 broches CERDIP (un cafard de toute vie). Il a été construit avec 2 300 transistors de 10 000 nm et avait une largeur de bus de 4 bits.

Le 4004 n'était que le début du voyage d'Intel dans les ordinateurs personnels, qui à l'époque était monopolisé par IBM. C'est alors entre 1972 et 1978 qu'Intel fait un changement de philosophie dans l'entreprise pour se consacrer entièrement à la construction de processeurs pour ordinateurs.

Après 4004 est venu 8008, un processeur toujours avec une encapsulation DIP à 18 broches qui a augmenté sa fréquence à 0, 5 MHz et le nombre de transistors à 3500. Après cela, l' Intel 8080 a augmenté la largeur du bus à 8 bits et une fréquence d'au moins 2 MHz sous encapsulation DIP à 40 broches. Il est considéré comme le premier processeur vraiment utile capable de traiter des graphiques sur des machines telles que l' Altair 8800m ou l'IMSAI 8080.

Le 8086 est un microprocesseur de référence pour avoir été le premier à adopter l'architecture et le jeu d'instructions x86, en vigueur à ce jour. Un processeur 16 bits, dix fois plus puissant que le 4004.

C'est sur ces modèles que le constructeur a commencé à utiliser une prise PGA à puce carrée. Et sa percée réside dans sa capacité à exécuter des programmes en ligne de commande. Le 386 a été le premier processeur multitâche de l'histoire, avec un bus 32 bits, ce qui vous semble sûrement beaucoup plus.

Nous arrivons à l'Intel 486 sorti en 1989, qui est également très important pour être un processeur qui a implémenté une unité à virgule flottante et une mémoire cache. Qu'est ce que ça signifie? Eh bien maintenant, les ordinateurs ont évolué à partir de la ligne de commande pour être utilisés via une interface graphique.

Nous arrivons enfin à l'ère des Pentiums, où nous avons quelques générations jusqu'au Pentium 4 en tant que version pour les ordinateurs de bureau et Pentium M pour les ordinateurs portables. Disons que c'était 80586, mais Intel a changé de nom pour pouvoir concéder sous licence son brevet et pour d'autres fabricants comme AMD d'arrêter de copier ses processeurs.

Ces processeurs ont abaissé le 1000 nm pour la première fois dans leur processus de fabrication. Ils ont duré de 1993 à 2002, avec l' Itanium 2 en tant que processeur conçu pour les serveurs et utilisant pour la première fois un bus 64 bits. Ces Pentium étaient déjà purement orientés bureau et pouvaient être utilisés sans problème dans le rendu multimédia, avec les légendaires Windows 98, ME et XP.

Le Pentium 4 utilisait déjà un ensemble d'instructions entièrement destinées au multimédia comme MMX, SSE, SSE2 et SSE3, dans sa micro-architecture appelée NetBurst. De même, il a été l'un des premiers processeurs à atteindre une fréquence de travail supérieure à 1 GHz, en particulier à 1, 5 GHz, ce qui explique pourquoi les dissipateurs hautes performances et de grande taille ont fait leur apparition même sur les modèles personnalisés.

Et puis nous arrivons à l'ère des processeurs multicœurs. Maintenant, nous pouvions non seulement exécuter une instruction dans chaque cycle d'horloge, mais deux d'entre elles simultanément. Le Pentium D se compose essentiellement d' une puce avec deux Pentium 4 placés dans le même boîtier. De cette façon, le concept de FSB (Front-Side Bus) a également été réinventé, ce qui a permis au CPU de communiquer avec le chipset ou le pont nord, désormais également utilisé pour communiquer les deux cœurs.

Après les deux, les 4 cœurs sont arrivés en 2006 sous le socket LGA 775, beaucoup plus courant et que l'on peut même voir encore sur certains ordinateurs. Tous ont déjà adopté une architecture x86 64 bits pour leurs quatre cœurs avec un processus de fabrication commençant à 65 nm puis 45 nm.

Puis nous arrivons à nos jours, où le géant a adopté une nouvelle nomenclature pour ses processeurs multicœurs et multithreads. Après les Core 2 Duo et Core 2 Quad, la nouvelle architecture Nehalem a été adoptée en 2008, où les CPU étaient divisés en i3 (basse performance), i5 (milieu de gamme) et i7 (processeurs haute performance).

À partir de là, les cœurs et la mémoire cache utilisent le bus BSB (Back-Side Bus) ou arrière pour communiquer, et le contrôleur de mémoire DDR3 a également été introduit à l'intérieur de la puce elle-même. Le bus frontal a également évolué vers la norme PCI Express capable de fournir un flux de données bidirectionnel entre les périphériques et les cartes d'extension et les processeurs.

La 2e génération d'Intel Core a adopté le nom Sandy Bridge en 2011 avec un processus de fabrication de 32 nm et un nombre de 2, 4 et jusqu'à 6 cœurs. Ces processeurs prennent en charge les technologies de multithreading HyperThreading et l' augmentation de fréquence dynamique Turbo Boost en fonction de la gamme de processeurs sur le marché. Tous ces processeurs ont des graphiques intégrés et prennent en charge la RAM DDR3 1600 MHz.

Peu de temps après, en 2012, la 3e génération appelée Ivy Bridge a été présentée, réduisant la taille des transistors à 22 nm. Non seulement ils ont diminué, mais ils sont devenus 3D ou Tri-Gate qui ont réduit la consommation jusqu'à 50% par rapport aux précédents, donnant les mêmes performances. Ce processeur prend en charge PCI Express 3.0 et est monté sur des sockets LGA 1155 pour la gamme de postes de travail et 2011 pour la gamme Workstation.

Les 4e et 5e générations s'appellent respectivement Haswell et Broadwell, et elles n'étaient pas non plus exactement une révolution par rapport à la génération précédente. Les Haswell partageaient un processus de fabrication avec Ivy bridge et DDR3 RAM. Oui, la prise en charge de Thunderbolt a été introduite et une nouvelle conception de cache a été créée . Des processeurs avec jusqu'à 8 cœurs ont également été introduits. Le socket 1150 a continué à être utilisé, et 2011, bien que ces CPU ne soient pas compatibles avec la génération précédente. En ce qui concerne les Broadwell, ils ont été les premiers processeurs à chuter à 14 nm, et dans ce cas, ils étaient compatibles avec le socket LGA 1150 de Haswell.

Nous arrivons à la fin avec les 6e et 7e générations d' Intel, nommées Skylake et Kaby Lake avec un processus de fabrication de 14 nm, et adoptant un nouveau socket compatible LGA 1151 pour les deux générations. Dans ces deux architectures, un support était déjà proposé pour la DDR4, le bus DMI 3.0 et Thunderbol 3.0. De même, les graphiques intégrés ont augmenté de niveau en étant compatibles avec DirectX 12 et OpenGL 4.6 et une résolution 4K à 60 Hz. Kaby Lake, quant à lui, est arrivé en 2017 avec des améliorations des fréquences d'horloge des processeurs et un support pour USB 3.1 Gen2 et HDCP 2.2.

Evolution des processeurs AMD

Un autre des fabricants que nous sommes obligés de connaître est AMD (Advanced Micro Devices), l'éternel rival d'Intel et qui a presque toujours pris du retard sur le premier jusqu'à ce que le Ryzen 3000 soit arrivé aujourd'hui. Mais bon, c'est un autre Nous verrons plus tard, alors passons un peu en revue l' historique des processeurs AMD.

• AMD 9080 et AMD 386 AMD K5, K6 et K7 AMD K8 et Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano et Bulldozer AMD Ryzen sont arrivés

Le voyage d'AMD commence essentiellement avec ce processeur, qui n'est rien de plus qu'une copie du 8080 d'Intel. En fait, le fabricant a signé un contrat avec Intel pour pouvoir fabriquer des processeurs avec une architecture x86 appartenant à Intel. Le saut suivant a été l'AMD 29K qui offrait des lecteurs graphiques et des mémoires EPROM pour leurs créations. Mais peu de temps après, AMD a décidé de concurrencer directement Intel en proposant entre eux des processeurs compatibles pour les ordinateurs personnels et les serveurs.

Mais bien sûr, cet accord pour créer des «copies» des processeurs Intel, a commencé à être un problème dès que AMD est devenu une véritable concurrence d'Intel. Après plusieurs litiges, remportés par AMD, le contrat a été rompu avec l'Intel 386, et nous connaissons déjà la raison pour laquelle l'Intel a été renommé Pentium, enregistrant ainsi le brevet.

À partir de là, AMD n'avait d'autre choix que de créer des processeurs de manière totalement indépendante et qu'ils n'étaient pas simplement des copies. Le plus drôle, c'est que le premier processeur autonome d'AMD était l' Am386, qui a manifestement eu du mal avec le 80386 d'Intel.

Maintenant oui, AMD a commencé à trouver sa propre voie dans cette guerre technologique avec des processeurs fabriqués par lui-même à partir de zéro. En fait, c'est avec le K7 que la compatibilité entre les deux fabricants a disparu et par conséquent AMD a créé ses propres cartes et sa propre prise, appelée Socket A. En elle, les nouveaux AMD Athlon et Athlon XP ont été installés en 2003.

AMD a été le premier fabricant à implémenter l'extension 64 bits à un processeur de bureau, oui, avant Intel. Regardez la destination, qui serait désormais Intel pour adopter ou copier l'extension x64 vers AMD pour ses processeurs.

Mais cela ne s'est pas arrêté ici, car AMD a également pu commercialiser un processeur dual-core avant Intel en 2005. Le géant bleu lui a bien sûr répondu avec le Core 2 Duo que nous avons vu auparavant, et à partir de là, le leadership d'AMD prend fin.

AMD a pris du retard en raison du bond spectaculaire des performances des processeurs Intel multicœurs, et a tenté de le contrer en repensant l'architecture du K8. En fait, le Phenom II sorti en 2010 avait jusqu'à 6 cœurs, mais ce ne serait pas non plus suffisant pour un Intel déchaîné. Ce processeur avait des transistors 45 nm et était initialement monté sur un socket AM2 +, puis sur un socket AM3 pour offrir une compatibilité avec les mémoires DDR3.

AMD a acheté ATI, la société qui jusqu'à présent était un rival direct de Nvidia pour les cartes graphiques 3D. En fait, le constructeur a profité de cet avantage technologique pour mettre en œuvre des processeurs avec GPU intégré beaucoup plus puissant qu'Intel avec son Westmere. Les AMD Llano étaient ces processeurs, basés sur l'architecture K8L du précédent Phenom et bien sûr avec les mêmes limitations.

Pour cette raison, AMD a repensé son architecture dans les nouveaux Bulldozers, bien que les résultats soient assez médiocres par rapport à Intel Core. Avoir plus de 4 cœurs n'était pas un avantage, car le logiciel de l'époque était encore très vert dans sa gestion multithreading. Ils ont utilisé un processus de fabrication de 32 nm avec des ressources de cache L1 et L2 partagées.

Après l'échec d'AMD avec l'architecture précédente, Jim Keller, le créateur de l'architecture K8, est venu à nouveau révolutionner la marque avec l' architecture dite Zen ou Summit Ridge. Les transistors sont descendus à 14 nm, tout comme Intel, et ils sont devenus beaucoup plus puissants et avec un ICP plus élevé que les Bulldozers faibles.

Certaines des technologies les plus identifiantes de ces nouveaux processeurs étaient: l' AMD Precision Boost, qui augmentait automatiquement la tension et la fréquence des CPU. Ou la technologie XFR, où tous les Ryzen sont overclockés avec leur multiplicateur déverrouillé. Ces processeurs ont commencé à monter sur le socket PGA AM4, qui se poursuit aujourd'hui.

En fait, l'évolution de cette architecture Zen a été Zen +, dans laquelle AMD a avancé Intel en mettant en œuvre des transistors 12 nm. Ces processeurs ont augmenté leurs performances avec des fréquences plus élevées à moindre consommation. Grâce à un bus Infinity Fabric interne, la latence entre les transactions CPU et RAM a été considérablement améliorée pour concurrencer presque en tête-à-tête avec Intel.

Processeurs Intel et AMD actuels

Nous arrivons ensuite à nos jours pour nous concentrer sur les architectures sur lesquelles travaillent les deux constructeurs. Nous ne disons pas qu'il est obligatoire d'en acheter un, mais ils sont certainement le présent et le futur proche de tout utilisateur qui souhaite monter un PC de jeu mis à jour.

Intel Coffee Lake et entrée à 10 nm

Intel fait actuellement partie de la 9e génération de processeurs pour ordinateurs de bureau, ordinateurs portables et stations de travail. Les 8e (Coffee Lake) et 9e génération (Coffee Lake Refresh) se poursuivent avec des transistors de 14 nm et une prise LGA 1151, bien que non compatibles avec les générations précédentes.

Cette génération augmente fondamentalement le nombre de cœurs de 2 pour chaque famille, ayant désormais un i3 à 4 cœurs au lieu de 2, un i5 à 6 cœurs et un i7 à 8 cœurs. Le nombre de voies PCIe 3.0 s'élève à 24, prenant en charge jusqu'à 6 ports 3.1 et également 128 Go de RAM DDR4. La technologie HyperThreading n'a été activée que sur les processeurs libellés en i9 tels que les processeurs hautes performances à 8 cœurs, 16 threads et les processeurs pour ordinateurs portables.

Dans cette génération, il existe également l' Intel Pentium Gold G5000 orienté vers les stations multimédias à 2 cœurs et 4 threads, et l' Intel Celeron, le plus basique à double cœur et pour MiniPC et multimédia. Tous les processeurs de cette génération ont intégré la carte graphique UHD 630 à l'exception de la dénomination F dans leur nomenclature.

En ce qui concerne la 10e génération, il y a peu de confirmations, bien que l'on s'attende à ce que les nouveaux processeurs Ice Lake viennent avec leurs spécifications pour les ordinateurs portables, et non avec celles pour les ordinateurs de bureau. Les données indiquent que l'IPC par cœur sera augmenté jusqu'à 18% par rapport à Skylake. Il y aura un total de 6 nouveaux sous-ensembles d'instructions et ils seront compatibles avec l'IA et les techniques d'apprentissage en profondeur. Le GPU intégré passe également à la 11e génération et est capable de diffuser du contenu en 4K à 120 Hz. Enfin, nous aurons un support intégré avec Wi-Fi 6 et une mémoire RAM allant jusqu'à 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 et l'architecture Zen 3 déjà prévue

AMD a lancé en 2019 l' architecture Zen 2 ou Matisse et a non seulement avancé Intel dans le processus de fabrication, mais aussi dans la pure performance de ses processeurs de bureau. Les nouveaux Ryzen sont construits sur des transistors TSMC de 7 nm et comptent de 4 cœurs Ryzen 3 à 16 cœurs Ryzen 9 9350X. Ils implémentent tous la technologie multithreading AMD SMT et voient leur multiplicateur déverrouillé. La mise à jour du BIOS ABES AGESA 1.0.0.3 a récemment été publiée pour corriger les problèmes que ces processeurs doivent atteindre leur fréquence de stock maximale.

Leurs innovations n'arrivent pas seulement ici, car elles prennent en charge la nouvelle norme PCI Express 4.0 et Wi-Fi 6, étant des processeurs avec jusqu'à 24 voies PCIe. L'augmentation ICP moyenne par rapport à Zen + a été de 13% grâce à une fréquence de base plus élevée et à des améliorations du bus Infinty Fabric. Cette architecture est basée sur des puces ou des blocs physiques dans lesquels il y a 8 cœurs par unité, ainsi qu'un autre module toujours présent pour le contrôleur de mémoire. De cette façon, le fabricant désactive ou active un certain nombre de cœurs pour former ses différents modèles.

En 2020, une mise à jour du Zen 3 est prévue dans ses processeurs Ryzen avec laquelle le constructeur souhaite améliorer l'efficacité et les performances de son AMD Ryzen. Il a été affirmé que la conception de son architecture était déjà terminée et qu'il ne restait plus qu'à donner le feu vert pour commencer le processus de production.

Ils seront à nouveau basés sur 7 nm, mais permettant jusqu'à 20% de densité de transistor en plus que les puces actuelles. La gamme EPYC de processeurs WorkStation serait la première à travailler, avec des processeurs pouvant avoir 64 cœurs et 128 threads de traitement.

Pièces à connaître sur un processeur

Après cette fête des informations que nous laissons comme lecture facultative et comme base pour savoir où nous en sommes aujourd'hui, il est temps d'entrer dans les détails des concepts que nous devons connaître sur un processeur.

Tout d'abord, nous allons essayer d'expliquer à l'utilisateur la structure et les éléments les plus importants d'un CPU. Ce sera le jour pour un utilisateur qui souhaite en savoir un peu plus sur ce matériel.

Les cœurs d'un processeur

Les noyaux sont les entités de traitement de l'information. Les éléments formés par les éléments de base de l'architecture x86, tels que l' unité de contrôle (UC), le décodeur d'instructions (DI), l'unité arithmétique (ALU), l'unité à virgule flottante (FPU) et la pile d'instructions (PI).

Chacun de ces noyaux est composé exactement des mêmes composants internes, et chacun d'eux est capable d'effectuer une opération dans chaque cycle d'instruction. Ce cycle mesure en fréquence ou en Hertz (Hz), plus il y a de Hz, plus les instructions peuvent être effectuées par seconde, et plus il y a de cœurs, plus les opérations peuvent être effectuées en même temps.

Aujourd'hui, des fabricants comme AMD implémentent ces cœurs dans des blocs de silicium, des Chiplets ou CCX de manière modulaire. Avec ce système, une meilleure évolutivité est obtenue lors de la construction d'un processeur, car il s'agit de placer des puces jusqu'à ce que le nombre souhaité soit atteint, avec 8 cœurs pour chaque élément. De plus, il est possible d'activer ou de désactiver chaque cœur pour atteindre le décompte souhaité. Intel, quant à lui, place toujours tous les cœurs dans un seul silicium.

Est-ce mal d'activer tous les cœurs de processeur? Recommandations et comment les désactiver

Turbo Boost et Precision Boost Overdrive

Ce sont les systèmes qui utilisent respectivement Intel et AMD pour contrôler activement et intelligemment la tension de leurs processeurs. Cela leur permet d'augmenter la fréquence de travail lorsque, comme s'il s'agissait d'un overclocking automatique, de sorte que le CPU fonctionne mieux face à une charge de tâches importante.

Ce système permet d'améliorer l'efficacité thermique et la consommation des processeurs actuels ou de pouvoir varier leur fréquence si nécessaire.

Traitement des threads

Mais bien sûr, nous n'avons pas seulement des cœurs, il y a aussi des threads de traitement. Normalement, nous les verrons représentés dans les spécifications comme X Cores / X Threads, ou directement XC / X T. Par exemple, un Intel Core i9-9900K a 8C / 16T, tandis qu'un i5 9400 a 6C / 6T.

Le terme Thread vient de Subprocess, et ce n'est pas quelque chose qui fait physiquement partie du processeur, que sa fonctionnalité est purement logique et se fait via le jeu d'instructions du processeur en question.

Il peut être défini comme le flux de contrôle des données d'un programme (un programme est composé d'instructions ou de processus), qui permet de gérer les tâches d'un processeur en les divisant en morceaux plus petits appelés threads. Il s'agit d'optimiser les temps d'attente pour chaque instruction dans la file d'attente de processus.

Comprenons-le comme ceci: il y a des tâches plus difficiles que d'autres, donc cela prendra plus ou moins de temps à un noyau pour terminer une tâche. Avec les threads, ce qui est fait est de diviser cette tâche en quelque chose de plus simple, de sorte que chaque pièce soit traitée par le premier noyau libre que nous trouvons. Le résultat est toujours en permanence occupé les cœurs afin qu'il n'y ait pas de temps d'arrêt.

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

Technologies multithreading

Pourquoi voyons-nous dans certains cas qu'il y a le même nombre de cœurs que de fils et dans d'autres non? Eh bien, cela est dû aux technologies de multithreading que les fabricants ont mises en œuvre dans leurs processeurs.

Lorsqu'un processeur a deux fois plus de threads que de cœurs, cette technologie y est implémentée. Fondamentalement, c'est la façon d'exécuter le concept que nous avons vu auparavant, divisant un noyau en deux fils ou «noyaux logiques» pour diviser les tâches. Cette division se fait toujours en deux threads par cœur et pas plus, disons que c'est la limite actuelle avec laquelle les programmes sont capables de fonctionner.

La technologie d'Intel s'appelle HyperThreading, tandis qu'AMD s'appelle SMT (Simultaneous Multithreading). Pour des raisons pratiques, les deux technologies fonctionnent de la même manière, et dans notre équipe, nous pouvons les voir comme de véritables noyaux, par exemple, si nous rendons une photo. Un processeur avec la même vitesse est plus rapide s'il a 8 cœurs physiques que s'il en avait 8 logiques.

Qu'est-ce que l'HyperThreading? Plus de détails

Le cache est-il important?

En fait, c'est le deuxième élément le plus important d'un processeur. La mémoire cache est une mémoire beaucoup plus rapide que la RAM et est directement intégrée au processeur. Alors qu'une RAM DDR4 à 3600 MHz peut atteindre 50 000 Mo / s en lecture, un cache L3 peut atteindre 570 Go / s, un L2 à 790 Go / s et un L1 à 1600 Go / s. Des chiffres complètement fous enregistrés dans les naevis du Ryzen 3000.

Cette mémoire est de type SRAM (Static RAM), rapide et coûteuse, tandis que celle utilisée en RAM est DRAM (Dynamic RAM), lente et bon marché car elle a constamment besoin d'un signal de rafraîchissement. Dans le cache, les données qui seront utilisées immédiatement par le processeur sont stockées, éliminant ainsi l'attente si nous prenons les données de la RAM et optimisons le temps de traitement. Sur les processeurs AMD et Intel, il existe trois niveaux de mémoire cache:

• L1: C'est le plus proche des cœurs CPU, le plus petit et le plus rapide. Avec des latences inférieures à 1 ns, cette mémoire est actuellement divisée en deux, la L1I (instructions) et la L1D (données). Dans les processeurs Intel Core de 9e génération et Ryzen 3000, ils sont de 32 Ko dans chaque cas, et chaque cœur a le sien. L2: L2 est le suivant, avec des latences autour de 3 ns, il est également attribué indépendamment sur chaque coeur. Les processeurs Intel ont 256 Ko, tandis que Ryzen a 512 Ko. L3: Il s'agit de la plus grande mémoire des trois, et elle est allouée sous forme partagée dans les cœurs, normalement en groupes de 4 cœurs.

Le pont nord maintenant à l'intérieur des CPU

Le pont nord d'un processeur ou d'une carte mère a pour fonction de connecter la mémoire RAM au CPU. Actuellement, les deux fabricants implémentent ce contrôleur de mémoire ou PCH (Platform Conroller Hub) dans le CPU lui - même, par exemple, dans un silicium séparé comme cela se produit dans le CPU basé sur les puces.

C'est un moyen d'augmenter considérablement la vitesse des transactions d'informations et de simplifier les bus existants sur les cartes mères, en ne conservant que le pont sud appelé le chipset. Ce chipset est dédié au routage des données à partir des disques durs, des périphériques et de certains emplacements PCIe. Les processeurs de bureau et portables de pointe sont capables de router jusqu'à 128 Go de RAM Dual Channel à un taux de 3200 MHz natif (4800 MHz avec des profils JEDEC avec XMP activé). Ce bus se divise en deux:

• Bus de données: il transporte les données et les instructions des programmes Bus d'adresses: les adresses des cellules où les données sont stockées circulent.

En plus du contrôleur de mémoire lui-même, les cœurs doivent également utiliser un autre bus pour communiquer entre eux et avec la mémoire cache, appelée BSB ou Back-Side Bus. Celui qu'AMD utilise dans son architecture Zen 2 s'appelle Infinity Fabric, le qui est capable de fonctionner à 5100 MHz, tandis qu'Intel s'appelle Intel Ring Bus.

Qu'est-ce que le cache L1, L2 et L3 et comment fonctionne-t-il?

IGP ou graphiques intégrés

Un autre élément qui charge assez important, non pas tant dans les processeurs orientés vers le jeu, mais dans les moins puissants, sont les graphiques intégrés. La plupart des processeurs existants ont aujourd'hui un certain nombre de cœurs destinés à fonctionner exclusivement avec des graphiques et des textures. Intel, AMD et d'autres fabricants tels que Qualcomm avec leur Adreno pour Smartphone ou Realtek pour Smart TV et NAS ont de tels cœurs. Nous appelons ce type de processeurs APU (Accelerated Processor Unit)

La raison est simple, pour séparer ce travail acharné du reste des tâches typiques d'un programme, car elles sont beaucoup plus lourdes et plus lentes si un bus de plus grande capacité, par exemple, 128 bits n'est pas utilisé dans les APU. Comme les noyaux normaux, ils peuvent être mesurés en quantité et en fréquence à laquelle ils fonctionnent. Mais ils ont également un autre composant tel que les unités d'ombrage. Et d'autres mesures telles que les TMU (unités de texturation) et les ROP (unités de rendu). Tous nous aideront à identifier la puissance graphique de l'ensemble.

Les IGP actuellement utilisés par Intel et AMD sont les suivants:

• AMD Radeon RX Vega 11: il s'agit de la spécification la plus puissante et la plus utilisée des processeurs Ryzen 5 2400 et 3400 de 1re et 2e générations. Il s'agit d'un total de 11 cœurs Raven Ridge avec une architecture GNC 5.0 fonctionnant à un maximum de 1400 MHz Ils ont un maximum de 704 unités de shader, 44 TMU et 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: il s'agit de la spécification inférieure aux précédentes, avec 8 cœurs et fonctionnant à une fréquence de 1100 MHz avec 512 unités d'ombrage, 32 TMU et 8 ROP. Ils les montent sur Ryzen 3 2200 et 3200. Intel Iris Plus 655: ces graphiques intégrés sont implémentés dans les processeurs Intel Core de 8e génération de la gamme U (basse consommation) pour ordinateurs portables, et sont capables d'atteindre 1150 MHz, avec 384 unités d'ombrage, 48 TMU et 6 ROP. Ses performances sont similaires aux précédentes. Intel UHD Graphic 630/620 - Ce sont les graphiques intégrés à tous les processeurs de bureau de 8e et 9e génération qui ne portent pas le F en leur nom. Ce sont des graphiques plus bas que le Vega 11 qui rendent à 1200 MHz, avec 192 unités d'ombrage, 24 TMU et 3 ROP.

Le socket d'un processeur

Maintenant, nous quittons les composants d'un CPU pour voir où nous devons le connecter. Évidemment, c'est le socket, un gros connecteur situé sur la carte mère et muni de centaines de broches qui entreront en contact avec le CPU pour transférer la puissance et les données à traiter.

Comme d'habitude, chaque fabricant a ses propres prises, et elles peuvent également être de différents types:

• LGA: Land Grid Array, dont les broches sont installées directement dans le socket de la carte et le CPU n'a que les contacts plats. Il permet une densité de connexion plus élevée et est utilisé par Intel. Les sockets actuelles sont le LGA 1151 pour les CPU de bureau et le LGA 2066 pour les CPU orientés Workstation. Il est également utilisé par AMD pour ses Threadrippers TR4. PGA: Pin Grid Array, juste le contraire, maintenant les broches sont sur le CPU lui-même et le socket a des trous. Il est toujours utilisé par AMD pour tous ses ordinateurs de bureau Ryzen sous le nom de BGA: Ball Grid Array, il s'agit essentiellement d'un socket dans lequel le processeur est directement soudé. Il est utilisé dans les ordinateurs portables de nouvelle génération, à la fois d'AMD et d'Intel.

Dissipateurs et IHS

L' IHS (Integrated Heat Spreader) est l'ensemble qui a un processeur en haut. Fondamentalement, c'est une plaque carrée construite en aluminium qui est collée au substrat ou au PCB du CPU et à son tour au DIE ou au silicium interne. Sa fonction est de transférer la chaleur de ceux-ci vers le dissipateur thermique, et également d'agir comme un couvercle de protection. Ils peuvent être soudés directement sur la matrice ou collés avec de la pâte thermique.

Les processeurs sont des éléments qui fonctionnent à très haute fréquence, ils auront donc besoin d'un dissipateur thermique qui capture cette chaleur et la rejette dans l'environnement à l'aide d'un ou deux ventilateurs. La plupart des processeurs sont livrés avec un puits de stockage plus ou moins mauvais, bien que les meilleurs soient d'AMD. En fait, nous avons des modèles basés sur les performances du processeur:

• Wrait Stealth: le plus petit, bien que toujours plus grand qu'Intel, pour Ryzen 3 et 5 sans dénomination X Intel: il n'a pas de nom, et c'est un petit dissipateur thermique en aluminium avec un ventilateur très bruyant qui vient dans presque tous ses processeurs sauf le i9. Ce dissipateur thermique est resté inchangé depuis le Core 2 Duo. Wraith Spire - Medium, avec un bloc en aluminium plus grand et un ventilateur de 85 mm. Pour Ryzen 5 et 7 avec désignation X. Wrait Prism: Le modèle supérieur, qui intègre un bloc à deux niveaux et des caloducs en cuivre pour augmenter les performances. Il est apporté par les Ryzen 7 2700X et 9 3900X et 3950X. Wraith Ripper: Il s'agit d'un évier de tour fabriqué par Cooler Master pour Threadrippers.

Dissipateur thermique du processeur: quels sont-ils? Astuces et recommandations

En plus de cela, il existe de nombreux fabricants qui ont leurs propres modèles personnalisés compatibles avec les prises que nous avons vues. De même, nous avons des systèmes de refroidissement liquide qui offrent des performances supérieures aux dissipateurs thermiques de tour. Pour les processeurs haut de gamme, nous recommandons d'utiliser l'un de ces systèmes de 240 mm (deux ventilateurs) ou 360 mm (trois ventilateurs).

Concepts les plus importants d'un CPU

Voyons maintenant d' autres concepts également liés au processeur qui seront importants pour l'utilisateur. Il ne s'agit pas de structure interne, mais de technologies ou de procédures qui y sont menées pour mesurer ou améliorer leurs performances.

Comment mesurer les performances: qu'est-ce qu'une référence

Lorsque nous achetons un nouveau processeur, nous aimons toujours voir jusqu'où il peut aller et pouvoir l'acheter avec d'autres processeurs ou même avec d'autres utilisateurs. Ces tests sont appelés benchmarks, et ce sont des tests de résistance auxquels un processeur est soumis pour donner un certain score en fonction de ses performances.

Il existe des programmes tels que Cinebench (score de rendu), wPrime (temps pour exécuter une tâche), le programme de conception Blender (temps de rendu), 3DMark (performance de jeu), etc. qui sont chargés de faire ces tests afin que nous puissions les comparer avec d'autres processeurs via une liste publiée sur le réseau. Presque tous, ce qu'ils donnent est leur propre score calculé au moyen de facteurs que seul ce programme a, donc nous ne pouvions pas acheter un score Cinebench avec un score 3DMark.

Températures toujours sous contrôle pour éviter les étranglements thermiques

Il existe également des concepts liés aux températures que chaque utilisateur doit connaître, surtout s'il dispose d'un processeur coûteux et puissant. Sur Internet, il existe de nombreux programmes capables de mesurer la température non seulement du CPU, mais de nombreux autres composants qui sont fournis avec des capteurs. Un HWiNFO est fortement recommandé.

La régulation thermique sera liée à la température. Il s'agit d'un système de protection automatique que les CPU doivent réduire la tension et la puissance fournies lorsque les températures atteignent leur maximum admissible. De cette façon, nous abaissons la fréquence de travail et également la température, stabilisant la puce afin qu'elle ne brûle pas.

Mais les fabricants eux-mêmes offrent également des données sur les températures de leurs processeurs, nous pouvons donc en trouver certains:

• TjMax: ce terme fait référence à la température maximale qu'un processeur est capable de supporter dans sa matrice, c'est-à-dire dans ses cœurs de traitement. Lorsqu'un processeur approche de ces températures, il contourne automatiquement la protection susmentionnée, ce qui réduit la tension et la puissance du processeur. Tdie, Tjunction ou Junction Temperature: Cette température est mesurée en temps réel par des capteurs placés à l'intérieur des noyaux. Il ne dépassera jamais TjMax, car le système de protection agira plus tôt. TCase: c'est la température qui est mesurée dans l'IHS du processeur, c'est-à-dire dans son encapsulation, qui sera toujours différente de celle qui est marquée à l'intérieur d'un package core core: c'est une moyenne de la température Tunion de tous les cœurs de le cpu

Delidding

Le delid ou delidding est une pratique qui est effectuée pour améliorer les températures du CPU. Elle consiste à retirer l'IHS du processeur pour exposer les différents silicium installés. Et s'il n'est pas possible de l'enlever car il est soudé, nous polirons sa surface au maximum. Ceci est fait pour améliorer le transfert de chaleur autant que possible en plaçant directement une pâte thermique de métal liquide sur ces matrices et en plaçant le dissipateur thermique sur le dessus.

Que gagnons-nous en faisant cela? Eh bien, nous éliminons ou prenons à son expression minimale l'épaisseur supplémentaire que l'IHS nous donne pour que la chaleur passe directement au radiateur sans étapes intermédiaires. La pâte et l'IHS sont des éléments résistants à la chaleur, donc en les éliminant et en plaçant du métal liquide, nous pourrions abaisser les températures à 20 ° C avec l'overclocking. Dans certains cas, ce n'est pas une tâche facile, car l'IHS est directement soudé au DIE, il n'y a donc pas d'autre option que de le poncer au lieu de le retirer.

Le niveau suivant serait de placer un système de refroidissement à l'azote liquide, uniquement réservé aux laboratoires. Bien sûr, nous pouvons toujours créer notre système avec un moteur de réfrigérateur qui contient de l'hélium ou des dérivés.

Overclocking et sous-tension sur le processeur

L' overclocking est étroitement lié à ce qui précède, une technique dans laquelle la tension du processeur est augmentée et le multiplicateur est modifié pour augmenter sa fréquence de fonctionnement. Mais nous ne parlons pas de fréquences qui entrent dans les spécifications telles que le mode turbo, mais de registres qui dépassent ceux établis par le constructeur. Il n'est pas perdu pour personne que cela représente un risque pour la stabilité et l'intégrité du processeur.

Pour overclocker, nous avons d'abord besoin d'un CPU avec le multiplicateur déverrouillé, puis d'une carte mère de chipset qui permet ce type d'action. Tous les AMD Ryzen sont susceptibles d'être surcadencés, tout comme les processeurs Intel libellés en K. De même, les chipsets AMD B450, X470 et X570 prennent en charge cette pratique, tout comme les séries Intel X et Z.

L'overclocking peut également être effectué en augmentant la fréquence de l'horloge de base ou du BCLK. C'est l'horloge principale de la carte mère qui contrôle pratiquement tous les composants, tels que le CPU, la RAM, le PCIe et le chipset. Si nous augmentons cette horloge, nous augmentons la fréquence d'autres composants qui ont même le multiplicateur verrouillé, bien qu'il comporte encore plus de risques et soit une méthode très instable.

La sous-tension, en revanche, est tout le contraire, en abaissant la tension pour empêcher un processeur de faire un étranglement thermique. C'est une pratique utilisée sur les ordinateurs portables ou les cartes graphiques avec des systèmes de refroidissement inefficaces.

Les meilleurs processeurs pour ordinateurs de bureau, jeux et stations de travail

Une référence à notre guide des meilleurs processeurs du marché ne pouvait pas manquer dans cet article . Dans ce document, nous plaçons les modèles Intel et AMD que nous considérons comme les meilleurs dans les différentes gammes existantes. Non seulement les jeux, mais aussi les équipements multimédias et même Workstation. Nous le tenons toujours à jour et avec des liens d'achat direct.

Conclusion sur le processeur

Vous ne pouvez pas vous plaindre que cet article n'apprenne rien, car nous avons passé en revue assez complètement l'histoire des deux principaux fabricants et leurs architectures. De plus, nous avons passé en revue les différentes parties d'un CPU qui sont essentielles pour les connaître à l'extérieur et à l'intérieur, ainsi que certains concepts importants et couramment utilisés par la communauté.

Nous vous invitons à mettre dans les commentaires d'autres concepts importants que nous avons négligés et que vous jugez importants pour cet article. Nous essayons toujours d'améliorer autant que possible ces articles d'une importance particulière pour la communauté qui commence.