À quoi sert et à quoi sert le microprocesseur ou le processeur?

Également appelé CPU ou unité centrale de traitement, le microprocesseur est un moteur informatique complet fabriqué sur une seule puce de silicium. Il est également connu comme le cœur de tout ordinateur normal, qu'il s'agisse d'une machine de bureau, d'un serveur ou d'un ordinateur portable.

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Qu'est-ce qu'un microprocesseur?

Le microprocesseur que vous utilisez sur votre ordinateur est certainement un Pentium, un AMD Ryzen ou l'une des générations d'Intel Core i3, i5, i7 ou i9. Ce sont les processeurs les plus populaires… mais ils font vraiment tous «à peu près la même chose» (je le laisse entre guillemets, car il existe des technologies qui le différencient) et de la même manière.

Le premier microprocesseur était l'Intel 4004, introduit en 1971. Il n'était pas très puissant, car tout ce qu'il pouvait faire était d'ajouter et de soustraire, et il ne pouvait le faire qu'à 4 bits à la fois. Mais c'était incroyable que tout soit sur une puce.

Le microprocesseur est généralement hébergé via une prise spécifique sur la carte mère de l'ordinateur; et auquel est ajouté, pour son fonctionnement stable et correct, un système de refroidissement, qui comprend un dissipateur thermique et des ventilateurs, qui sont chargés d'éliminer toute la chaleur excessive que le dissipateur thermique absorbe.

Entre la capsule du microprocesseur et le dissipateur thermique, la pâte thermique est couramment utilisée afin de rendre la conductivité thermique plus efficace. En outre, il existe d'autres méthodes plus modernes et plus efficaces sur le marché, telles que le refroidissement liquide ou l'utilisation de cellules Peltier pour un meilleur refroidissement, bien que ces pratiques soient utilisées presque exclusivement pour l'overclocking.

À quoi sert un microprocesseur?

Un microprocesseur est un composant qui exécute les instructions et les tâches impliquées dans le traitement informatique et est le «moteur» qui démarre lorsque vous allumez l'ordinateur. Dans un système informatique, le microprocesseur est l'unité centrale qui exécute et gère les instructions logiques qui lui sont transmises.

Un microprocesseur est conçu pour effectuer des opérations typiques telles que l'ajout, la soustraction, la division, la multiplication, la communication interprocessus et de périphérique, la gestion des entrées, des sorties, etc.

Il est composé de circuits intégrés qui contiennent des milliers de transistors, selon la puissance de l'équipement.

Les microprocesseurs sont généralement classés en fonction du nombre d'instructions qu'ils peuvent traiter dans un temps donné, de la fréquence d'horloge mesurée en mégahertz et du nombre de bits utilisés par instruction.

Un microprocesseur est conçu pour effectuer des opérations arithmétiques et logiques qui utilisent des zones de rétention de petits nombres appelées registres.

Lorsque votre ordinateur est sous tension, le microprocesseur reçoit la première instruction de base du système d'entrée / sortie (BIOS) fournie avec l'ordinateur dans le cadre de sa mémoire.

Après cela, le BIOS ou le système d'exploitation que le BIOS charge dans la mémoire de l'ordinateur "pilote" le microprocesseur, lui enjoignant de le faire. Un microprocesseur accepte des données binaires en entrée et fournit une sortie après traitement, conformément aux instructions stockées en mémoire.

Qu'est-ce qu'une puce?

Une puce est également appelée circuit intégré. Il s'agit généralement d'une petite pièce mince de silicium sur laquelle les transistors qui composent le microprocesseur ont été gravés.

Une puce peut mesurer jusqu'à un pouce d'un côté et peut contenir des dizaines de millions de transistors. Les processeurs les plus simples peuvent consister en quelques milliers de transistors gravés sur une puce de quelques millimètres carrés.

Comment fonctionne un microprocesseur?

Image de wikipedia

Un processeur est le cerveau d'un ordinateur qui se compose essentiellement d'une unité arithmétique et logique (ALU), d'une unité de contrôle et d'une matrice de registres.

Comme son nom l'indique, ALU effectue toutes les opérations arithmétiques et logiques sur les données reçues de la mémoire ou des périphériques d'entrée.

La matrice de registres se compose d'une série de registres tels que l'accumulateur (A), B, C, D, etc., qui agit comme des emplacements temporaires de la mémoire à accès rapide pour traiter les données.

De son côté, l' unité de contrôle gère le flux d'instructions et de données dans l'ensemble du système.

Donc, fondamentalement, un microprocesseur prend l'entrée des périphériques connectés, la traite selon les instructions données en mémoire et produit la sortie.

Avantages d'un microprocesseur

• Faible coût : les microprocesseurs sont disponibles à faible coût grâce à la technologie des circuits intégrés. Ce qui réduit le coût d'un système informatique. Haute vitesse : les puces à microprocesseur peuvent fonctionner à très grande vitesse grâce à la technologie utilisée. Il est capable d'exécuter des millions d'instructions par seconde. Petite taille : en raison de la technologie d'intégration à grande et à très grande échelle, un microprocesseur est fabriqué avec une taille de surface considérablement réduite. Cela réduira la taille de l'ensemble du système informatique. Polyvalent : les microprocesseurs sont très polyvalents, la même puce peut être utilisée pour un certain nombre d'applications en changeant simplement le programme (instructions stockées en mémoire). Faible consommation d'énergie : les microprocesseurs sont généralement fabriqués à l'aide de la technologie complémentaire à semi-conducteur à oxyde métallique (CMOS), dans laquelle les MOSFET (transistors à effet de champ à oxyde métallique-semi-conducteur) fonctionnent en modes de saturation et de coupure. Par conséquent, la consommation d'énergie est très faible.

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• Moins de génération de chaleur : par rapport aux appareils à tube à vide (vanne thermo-ionique), les appareils semi-conducteurs n'émettent pas autant de chaleur. Fiable : les microprocesseurs sont très fiables et le taux de défaillance est beaucoup plus faible lorsque la technologie des semi-conducteurs est utilisée. Portable : Les appareils ou systèmes informatiques fabriqués à partir de microprocesseurs peuvent être rendus portables en raison de leur petite taille et de leur faible consommation d'énergie.

Termes courants utilisés dans un microprocesseur

Pour comprendre le fonctionnement d'un microprocesseur, il est utile de regarder à l'intérieur et de se renseigner sur la logique utilisée pour en créer un. Dans le processus, vous pouvez également en apprendre davantage sur la langue maternelle d'un microprocesseur et sur de nombreuses choses que les ingénieurs peuvent faire pour augmenter la vitesse d'un processeur.

Voici quelques termes courants utilisés dans le domaine des microprocesseurs:

Le bus

Un bus est un ensemble de conducteurs destinés à transmettre des données, des adresses ou des informations de contrôle à différents éléments d'un microprocesseur. Habituellement, un microprocesseur aura 3 types de bus: bus de données, bus de contrôle et bus d'adresse.Un processeur 8 bits utilisera un bus large de 8 bits.

Jeu d'instructions

Le jeu d'instructions est le groupe de commandes qu'un microprocesseur peut comprendre. Le jeu d'instructions est une interface entre le matériel et le logiciel. Une instruction demande au processeur de changer les transistors pertinents pour effectuer un traitement de données. Par exemple ADD A, B; utilisé pour ajouter deux nombres stockés dans les registres A et B.

Longueur du mot

La longueur de mot est le nombre de bits sur le bus de données interne d'un processeur, ou est le nombre de bits qu'un processeur peut traiter en même temps.

Par exemple, un processeur 8 bits aura un bus de données 8 bits, des registres 8 bits et traitera 8 bits à la fois. Pour effectuer des opérations de bits supérieurs (32 ou 16 bits), vous les diviserez en une série d'opérations de 8 bits.

Mémoire cache

Le cache est une mémoire à accès aléatoire intégrée au processeur. De cette façon, le processeur peut accéder aux données dans la mémoire cache plus rapidement qu'avec la RAM normale. Également connu sous le nom de «mémoire CPU». Le cache est utilisé pour stocker des données ou des instructions qui sont fréquemment référencées par le logiciel ou le programme pendant le fonctionnement. Cela augmentera la vitesse globale de l'opération.

Fréquence d'horloge

Les microprocesseurs utilisent un signal d'horloge pour contrôler la vitesse à laquelle les instructions sont exécutées, synchroniser d'autres composants internes et contrôler le transfert de données entre eux. Par conséquent, la vitesse d'horloge fait référence à la vitesse à laquelle un microprocesseur exécute les instructions. Généralement, il est mesuré en hertz et est exprimé en mégahertz (MHz), gigahertz (GHz), etc.

Classification des microprocesseurs

Les microprocesseurs peuvent être classés comme suit:

Longueur du mot

En fonction de la longueur des mots d'un processeur, nous pouvons avoir des processeurs 8 bits, 16 bits, 32 bits et 64 bits.

RISC - Ensemble d'instructions réduit

RISC est un type d' architecture de microprocesseur qui utilise un petit jeu d'instructions polyvalent et hautement optimisé, plutôt qu'un ensemble d'instructions plus spécialisé comme dans d'autres composants.

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RISC offre des performances élevées par rapport à son architecture CISC opposée. Dans un processeur, l'exécution de chaque instruction nécessite un circuit spécial pour charger et traiter les données. Par conséquent, en réduisant les instructions, le processeur utilisera des circuits simples et un fonctionnement plus rapide.

Ces microprocesseurs ont:

• Jeu d'instructions simple Programmes plus grands Composé d'un grand nombre de registres Circuit de processeur simple (petit nombre de transistors) Plus d'utilisation de la RAM Instructions de longueur fixe Modes d'adressage simples Normalement, le nombre de cycles d'horloge pour exécuter une instruction est réglé

CISC - Ensemble d'instructions complexes

CISC est l'architecture de microprocesseur opposée à RISC. Cela permet de réduire le nombre d'instructions par programme, en ignorant le nombre de cycles par instruction. De cette façon, les instructions complexes sont converties directement en matériel, ce qui rend le processeur plus complexe et plus lent à fonctionner.

Cette architecture est conçue pour réduire le coût de la mémoire, réduisant la durée du programme.

Ces microprocesseurs ont:

• Jeu d'instructions complexe Programme plus petit Moins de registres Circuit de processeur complexe (plus de transistors) Peu d'utilisation de la RAM Instructions de longueur variable Variété de modes d'adressage Nombre variable de cycles d'horloge pour chaque instruction

Processeurs spéciaux

Certains processeurs sont conçus pour gérer certaines fonctions spécifiques:

• Coprocesseurs DSP (Digital Signal Processors): processeurs utilisés conjointement avec un processeur principal (coprocesseur mathématique 8087 utilisé avec 8086) Processeurs d'E / S Transputer: microprocesseur avec sa propre mémoire locale

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Enfin, un microprocesseur est l'unité la plus importante dans un système informatique et est responsable du traitement de l'ensemble unique d'instructions et de processus, il est donc essentiel d'analyser quels sont les meilleurs microprocesseurs aujourd'hui pour faire un bon choix. Ces détails que nous avons commentés sont d'un processeur, mais de base pour comprendre comment fonctionne un processeur d'il y a 20 à 30 ans. Il existe actuellement de nombreuses autres fonctionnalités que nous vous invitons à étudier. Que pensez-vous de notre article? Nous attendons vos commentaires avec impatience!