Ordinateur: processeur et fonctionnement

Processeur et ordinateur

• Le processeur est considéré comme le cerveau de l'ordinateur, tandis que la carte mère est son cœur
• Sa fonction est de récupérer, interpréter et exécuter des instructions
• Il fonctionne comme un calculateur système en effectuant des opérations arithmétiques et logiques exprimées en langage binaire (0,1)
• C'est le moteur de traitement des informations et des instructions essentielles d'un ordinateur
• La vitesse d'exécution des programmes, le chargement des pages et le téléchargement des fichiers dépendent de la puissance du processeur
• La bande passante, la fréquence d'horloge et le nombre de cœurs sont des facteurs de performance

Fabricants de processeurs

• De nombreuses entreprises se spécialisent dans leur conception, dont AMD, Intel, Motorola, IBM, Hewlett-Packard, Oracle et Hitachi
• Les deux principaux constructeurs actuels sont AMD et Intel

Nombre de cœurs

• Un cœur est un ensemble de circuits capable d'exécuter un programme de manière autonome
• Chaque cœur physique d'une puce exécute des instructions comme s'il s'agissait d'un processeur distinct
• Un processeur multi-cœurs comporte deux cœurs physiques ou plus (Dual Core = 2 cœurs, Quad Core = 4, Hexa Core = 6 cœurs, Octa Core = 8 cœurs)
• Un processeur multi-cœurs permet de traiter simultanément plusieurs tâches, ce qui le rend plus puissant qu'un processeur mono-cœur
• Un processeur avec deux cœurs peut exécuter deux processus différents en même temps, accélérant ainsi le système

Threads (cœurs virtuels)

• Les threads sont des "cœurs virtuels" permettant de "dédoubler" un cœur physique
• Cette action rend le cœur plus rapide et optimise sa vitesse de traitement
• Un cœur de processeur physique avec hyper-threading apparaît comme deux processeurs logiques pour un système d'exploitation
• L'hyper-threading permet aux deux cœurs logiques de partager des ressources d'exécution physique et accélère l'exécution du programme
• Le système d'exploitation voit ainsi deux processeurs pour chaque cœur physique

Mémoire cache

• La mémoire cache est une petite mémoire plus rapide, située près du processeur ou intégrée à celui-ci
• Elle est plus rapide que la RAM et est appelée SRAM, jusqu'à 10 fois plus rapide que la mémoire vive
• Elle possède une capacité plus limitée
• La mémoire cache stocke les informations les plus fréquemment utilisées par les logiciels et applications
• Son rôle est de servir de tampon entre le processeur et la mémoire vive, économisant des échanges incessants
• Si le processeur souhaite écrire une donnée en mémoire, il vérifie d'abord si l'adresse est dans le cache. Si c'est le cas, il écrit dans le cache. Sinon, le cache crée une nouvelle adresse et y stocke la donnée, en la recopiant depuis la mémoire principale (RAM)

Types de mémoire cache

• Cache L1 : Cache principal intégré à la puce du processeur, rapide mais avec une capacité limitée. Divisé en L1d pour les données et L1i pour les instructions
• Cache L2 : Cache secondaire intégré ou séparé sur la puce du processeur, connecté au CPU par un bus haute vitesse
• Cache L3 : Type de cache processeur conçu comme sauvegarde pour les caches L1 et L2. Plus lent que les L1 et L2, il est plus rapide que la RAM
• Cache L4 : Type de cache rare que l'on trouve sur une mémoire vive dynamique (DRAM) et qui représente le futur
• Les caches (L1, L2, L3) font partie de la mémoire centrale : ils sont essentiels au fonctionnement de l'ordinateur

Vitesse d’horloge

• La vitesse d'horloge, ou fréquence d'horloge, est mesurée en gigahertz (GHz)
• Un processeur avec une fréquence d'horloge de 1,8 GHz peut effectuer 1 800 000 000 de cycles d'horloge par seconde
• Différentes conceptions de CPU gèrent les instructions différemment, il est donc préférable de comparer les fréquences d'horloge au sein de la même marque et de la même génération de CPU
• Un processeur 3,4 GHz fonctionne 30% plus rapidement qu'un processeur 2,6 GHz de la même marque

Overclocking

• L'overclocking vise à augmenter la fréquence maximale d'un processeur et d'augmenter la puissance de traitement sans modifications physiques
• Plus la fréquence est élevée, plus la charge de travail que peut traiter le processeur est élevée
• L'overclocking peut être automatique (via logiciel) ou manuel (via le Bios)
• L'overclocking manuel permet de configurer les paramètres du processeur de façon plus précise et de réduire le risque de surchauffe
• Le principal danger de l'overclocking est la chaleur supplémentaire, et il peut annuler la garantie du fabricant

Gammes de processeurs Intel

• Intel domine le marché des microprocesseurs avec environ 90% de part de marché
• La majorité des PC et Mac récents sont équipés de processeurs Intel

Modèles Intel

• Atom (x3, x5 et x7) : Processeurs d'entrée de gamme optimisés pour les systèmes intégrés (smartphones) avec une faible consommation d'énergie
• Celeron (N, J et G) : Processeurs d'entrée de gamme pour ordinateurs portables à petit budget (TDP plus faible, moins chers)
• Ils sont conçus pour le traitement de texte et la recherche et ont une vitesse d'horloge lente. Le Celeron le plus rapide peut atteindre 2,8 GHz, mais ne prend pas en charge le multitraitement et l'hyper-threading
• Pentium : Adaptés aux tâches informatiques quotidiennes (productivité, navigation web) et prennent en charge le multitraitement et l'hyper-threading. Les plus rapides atteignent 3,8 GHz
• Intel Core (i3/i5/i7/i9) : Les plus vendus et connus, équipant la plupart des PC. Ils offrent de très bonnes performances et sont disponibles en versions Dual-Core, Quad-Core, Hexa-Core, Octa-core avec les technologies hyper-threading et turbo boost
• Intel Core i3 : Le plus lent et le moins cher de la gamme Core i, présent dans les ordinateurs portables d'entrée de gamme. Disponible en versions double et quadruple cœur avec hyper-threading, utilisé pour des tâches bureautiques, la navigation web, les appels audio/vidéo et la lecture de vidéos HD
• Intel Core i5 : Processeur de milieu de gamme, équilibré et économique, adapté à la plupart des utilisateurs. Plus performant que le i3 et moins cher que le i7. Un GPU dédié est recommandé
• Intel Core i7 : Le plus rapide et le plus coûteux des Core i, réservé aux performances extrêmes. Il a plus de mémoire cache qu'un i3 ou i5. Le i7 est idéal pour les jeux vidéo, le montage vidéo, la modélisation 3D, et les logiciels lourds
• Intel Core i9 : Nouvelle classe de CPU Intel commençant avec 8 cœurs et 16 threads. La 13e génération a 24 cœurs. Conçu pour des performances ultimes
• Xeon : Processeurs haut de gamme pour l'animation et la recherche, avec une faible autonomie en raison d'un TDP élevé. Ils sont très coûteux et gourmands en énergie, utilisés dans les entreprises et les serveurs

Processeurs AMD

• AMD produit des processeurs fiables et performants pour la navigation web, la bureautique, la création graphique et le montage vidéo
• AMD Serie A : Adaptés aux tâches quotidiennes simples sur PC portables, avec une configuration à 2 cœurs
• AMD Pro Serie A : Plus performante et accompagnée d'une carte graphique
• AMD Athlon : Destinés aux PC de petites et moyennes configurations, ils offrent une bonne réactivité pour les tâches quotidiennes. Ils sont équipés d'une carte graphique AMD Radeon. Ils surpassent un Intel Core i3 de 6ème génération ou un Intel Core i5 de 3ème génération
• AMD Ryzen : AMD propose deux familles de puces pour PC de bureau : Ryzen classiques et Ryzen Threadripper

AMD Ryzen

• AMD Ryzen : Conçu pour les serveurs, les ordinateurs de bureau, les PC multimédias
• Les processeurs AMD Ryzen possèdent de 4 à 16 cœurs pour l'utilisation multitâche
• Le nombre de cœurs dépasse les 4 dès le milieu de gamme avec les Ryzen 5
• AMD prend en charge l'overclocking sur la plupart des gammes
• Le Ryzen 3 est idéal pour les jeux peu gourmands
• Les Ryzen 7 et Ryzen 9, sont des processeurs gaming haut de gamme pour des jeux tels que Cyberpunk 77 ou Assassin's Creed
• Ryzen 3 : entrée de gamme
• Ryzen 5 : milieu de gamme pour de très bonnes conditions de performance.
• Ryzen 7 : haut de gamme
• Ryzen 9 : tres haut de gamme pour repousser les limites du gaming
• Ryzen Threadripper : Processeur haut de gamme adapté aux stations de travail pour le montage vidéo 4k, les jeux, le streaming, le rendu 3D et la CAO. Il possède jusqu'à 64 cœurs