Evolution des microprocesseurs PDF

Evolution des microprocesseurs Introduc on Si vous lisez ce document, c’est que vous êtes probablement sur votre ordinateur ou votre smartphone. Comme vous le savez ces disposi fs ont bouleversé note existence....

Evolution des microprocesseurs Introduc on Si vous lisez ce document, c’est que vous êtes probablement sur votre ordinateur ou votre smartphone. Comme vous le savez ces disposi fs ont bouleversé note existence. Ordinateur Smartphone Tablette SmartWatch Figure 1 : disposi fs contenant un microprocesseur Mais savez vous quel est le composant électronique central qui se cache derriere ces machines et qui permet leur fonc onnement ? Dans ce grain, nous découvrirons l’architecture du microprocesseur ainsi que son fonc onnement. Nous avons vu dans une séquence précédente qu’en 1945 fut créé le premier ordinateur en èrement électronique du nom d'ENIAC fonc onnant avec des tubes à vide (voir gures 2 et 3). Figure 2 : Ordinateur ENIAC Figure 3 : Tubes à vide ti ti ti ti ti ti ti fi  Figure 4 : transistors Figure 5 : TRADIC En e et, ces derniers sont des composants électroniques à semi conducteurs qui sont beaucoup plus pe ts, plus ables et consomment moins d’énergie. Mais la grande révolu on se produira au début des années 70 avec l'appari on du microprocesseur, qui représente un circuit intégré fruit de la miniaturisa on des composants électroniques sur une plaque de silicium de quelques cm2. Figure 6 : Microprocesseur Ce composant électronique a bouleversé la produc on des ordinateurs en réduisant le cout énergé que, en diminuant le cout de fabrica on et surtout en augmentant la vitesse de calcul. Circuit intégré et microprocesseur A l’origine, le circuit intégré a été créé en 1958 par Jack Kilby. Cet ingénieur en électronique avait pu cabler à la main plusieurs transistors perme ant de réaliser des mémoires et des unités logiques et arithmé ques. Il existe des circuits intégrés dits analogiques et numériques. Dans ce e vidéo nous allons parler des circuits numériques. En 1969, Marcian O et Fréderico Fanguin ont inventé le premier microprocesseur que Intel commercialise 2 ans plus tard sous le nom d’ Intel 4004 (voir gure 7). Figure 7 : microprocesseur INTEL 4004 2 ff ti ti ti ff ti fi ti tt ti fi ti tt ti  Ce microprocesseur (Intel 4004) contenait 2300 transistors et pouvait réaliser 92600 opéra ons par sec à une fréquence de 740Khz. Sa performance était comparable à l‘ordinateur Eniac qui occupait 67m2 pour un poids de 30 tonnes ! Aujourd'hui tous nos appareils électroniques disposent de tels circuits intégrés. La loi de Moore Depuis les années 70, les microprocesseurs ont vu le nombre de transistors augmenté. La loi de Moore (voir gure 7) a rmait et a rme toujours que le nombre de transistors doublerait tous les 2ans. Figure 8 : la loi de Moore Par exemple en 1970, le microprocesseur Intel 4004 comprenant 2300 transistors, alors que les microprocesseur actuels en contiennent des milliards (notamment le récent Intel i9-11900K contient 17 milliards de transistors). Nous avons tellement miniaturisé les transistors que leur nesse de gravure (voir gure 8) est passée au dessous de 10 nanomètres s’approchant ainsi de de la taille des atomes. Figure 9 : Finesse de gravure d’un microprocesseur 3 ti fi fi ffi ffi fi  Fabrica on des microprocesseurs Il est important de noter que la création des microprocesseur est un processus très long et très complexe. Par exemple les salles dans lesquels sont créés ces puces sont 1000 fois plus propres qu'un bloc opératoire. En e et une simple impureté pourrait détruire un circuit intégré ! Pour plus d’information sur le processus de création des microprocesseurs, visitez le : https://www.irif.fr/~carton/Enseignement/ Architecture/Cours/Production/ 4 ti ff