Architecture Ordinateur 2008 P2

Architecture de l'ordinateur p2

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3. Microprocessor Le processeur (aussi appelé microprocesseur) est le cerveau de l'ordinateur. Il exécute les instructions des programmes grâce à un jeu d'instructions. Le processeur est caractérisé par sa mémoire cache et sa fréquence, c'est-à-dire la cadence à laquelle il exécute les instructions. un processeur cadencé à 800 MHz effectuera 800 millions d'opérations par seconde. Le premier microprocesseur (Intel 4004) a été inventé en 1971. Il s'agissait d'une unité de calcul de 4 bits, cadencé à 108 kHz. Depuis, la puissance des microprocesseurs augmente exponentiellement.

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Le tableau ci-dessous montre l'évolution technologique des microprocesseurs Intel :

Modèle Année Nb transistors

Horloge 4,77 MHz 8MHz 16 MHz 33 MHz 166 MHz 200 MHz

Taille du registre interne

Largeur du bus de données

16 bits

8bits

16 bits 32 bits 32 bits 32 bits 64 bits

16 bits 16 bits 32 bits 32 bits 32 bits

8088

1979

29 000

80286 i386 i486 Pentium Pentium II

1982 1986 1989 1993 1997

134 000 275 000 1,2 millions 3,3 millions 7,5 millions

Pentium III

1999

9,5 millions 450 MHz

64 bits

32 bits

Pentium IV

2001

9,5 millions

64 bits

32 bits

Duo Core

2007

1.5 GHz

1.5 GHz 3

DOS Windows 3.x Windows 95 Windows NT

Windows 98

Windows 2000/XP

Windows Vista

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8086 (8MHz, 29m transistors) 80386 80486 Pentium Pentium Pro Pentium / MMX Pentium II Pentium III, AMD k7 Pentium IV (1600MHz, 42M transistors) Duo Core 4

Fonctionnement

Le processeur (noté CPU, pour Central Processing Unit) est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne, grâce à un cristal de quartz qui, soumis à un courant électrique, envoie des impulsions, appelées « top ».

La fréquence d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde, s'exprime en Hertz (Hz). Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200 000 000 de battements par seconde. La fréquence d'horloge est généralement un multiple de la fréquence du système (FSB, Front-Side Bus), c'est-à-dire un multiple de la fréquence de la carte mère A chaque top d'horloge le processeur exécute une action, correspondant à une instruction ou une partie d'instruction. L'indicateur appelé CPI (Cycles Par Instruction) permet de représenter le nombre moyen de cycles d’horloge nécessaire à l’exécution d’une instruction sur un microprocesseur. La puissance du processeur peut ainsi être caractérisée par le nombre d'instructions qu'il est capable de traiter par seconde. L'unité utilisée est le MIPS (Millions d'Instructions Par Seconde) correspondant à la fréquence du processeur que divise le CPI.

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Instruction Une instruction est l'opération élémentaire que le processeur peut accomplir. Les instructions sont stockées dans la mémoire principale, en vue d'être traitée par le processeur. Une instruction est composée de deux champs : • le code opération, représentant l'action que le processeur doit accomplir ; • le code opérande, définissant les paramètres de l'action. Le code opérande dépend de l'opération. Il peut s'agir d'une donnée ou bien d'une adresse mémoire.

Code opération

Champ opérande

Le nombre d'octets d'une instruction est variable selon le type de donnée (l'ordre de grandeur est de 1 à 4 octets). Les instructions peuvent être classées en catégories dont les principales sont : Accès à la mémoire : des accès à la mémoire ou transferts de données entre registres. Opérations arithmétiques : opérations telles que les additions, soustractions, divisions ou multiplication. Opérations logiques : opérations ET, OU, NON, NON exclusif, etc. Contrôle : contrôles de séquence, branchements conditionnels, etc.

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3.1 Architecture minimum d’un microprocesseur Un microprocesseur peut être divisé en quatre grandes parties : a) Les registres Les registres sont des petites mémoires linéaires, à accès parallèle, dont la capacité peut varier d’un à plusieurs octets .On trouve trois styles de registres. les accumulateurs : Qui stockent le résultat de l’instruction traitée ; Le compteur ordinal (CO) : contenant l'adresse de la prochaine instruction à traiter ; Les registres d’instructions : Qui enregistrent le code de l’instruction qui vient d’être lue dans la mémoire et Ramenée dans le microprocesseur. ( contenant l'instruction en cours de traitement)

b) Le décodeur Le décodeur sert à animer les circuits électriques nécessaires à l’exécution de l’instruction lue. En faite, il gère la mise en place des portes logiques pour le bon déroulement de l’opération demandée.

c) Le séquenceur (Le circuit de commandes et de séquencement) (ou bloc logique de commande) chargé de synchroniser l'exécution des instructions au rythme d'une horloge. Il est ainsi chargé de l'envoi des signaux de commande(sont des signaux électriques permettant d'orchestrer les différentes unités du processeur participant à l'exécution d'une instruction ) ;

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d) L’unité arithmétique et logique (UAL) L’UAL est chargée d’exécuter les opérations arithmétiques et logiques du programme.

3.2 Circulation de l’information dans un microprocesseur

On distingue 5 cycles pour exécuter une instruction : 1. 2. 3. 4. 5.

La recherche de donnée en mémoire (fetch) Lecture du code d'instruction Décode de l'instruction Superviser l'exécution de l'instruction Revenir au début

3.3 Les autres composants d'un microprocesseur a) La fréquence

En dehors de la famille du processeur, la fréquence est un élément déterminant de la vitesse de ce composant. Celle-ci est exprimée en MégaHertz (Mhz), soit en million de cycles à la seconde. Il convient de savoir qu'une opération effectuée par l'utilisateur peut correspondre à de nombreux cycles pour le processeur. Mais, plus la fréquence est élevée, plus le processeur réagira vite

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b) La mémoire cache La cache est une mémoire RAM très rapide (de l’ordre du nanoseconde) . Son but est d’accélérer le système en réalisant un tampon entre la mémoire vive et le microprocesseur. En effet, si le microprocesseur cherche une donnée et qu’elle se trouve dans la cache, le gain de temps s’en trouve réduit de l’ordre de 90 % (avec 64 Ko de cache) par rapport à un accès direct à la mémoire vive .

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Constructeur

Processeur Socket

Modèle

Carte mère

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Constructeur

Modèle

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Processeur Slot 1

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Fabricant

Processeur

Type de connexion

486 et compatibles

Socket 5

Intel Pentium

Socket 7

Intel Pentium MMX

Socket 7

Intel Pentium Pro

Socket 8

Intel Pentium II

Slot One

Intel Pentium III (première génération)

Slot One

Intel Celeron (première génération)

Slot One

Intel Pentium III (deuxième génération)

Socket 370

Intel Pentium 4

Socket 423

Intel Celeron (deuxième génération)

Socket 370

Intel Pentium Xeon

Slot Two

AMD K6

Socket 7

AMD Athlon (première génération)

Slot A

AMD Athlon (deuxième génération)

Socket A

AMD Duron

Socket A

Cyrix 6x86

Socket 7

Via Cyrix MII

Socket 7

Via Cyrix III

Socket 370

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il est possible de connecter un processeur Socket sur une carte mère possédant un Slot One. Pour cela, vous devez acheter un adaptateur Socket vers Slot One (voir photo) ; l'inverse n'est pas possible.

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Liste des principaux fabricants :

Nom du fabricant

AMD INTEL VIA-CYRIX

Adresse Internet

http://www.amd.com http://www.intel.fr http://www.via.com.tw

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1ère étape

Installer un Processeur sur un connecteur "Socket"

Vous devez absolument vérifier que le connecteur "Socket" présent sur votre carte mère correspond bien à votre processeur.

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2ème étape Après avoir vérifié que votre connecteur "Socket" correspond bien à votre processeur, vous pouvez commencer l'installation. Pour cela, relevez le petit levier présent à côté du connecteur 3ème étape Pour installer le processeur, vous devez maintenant repérer l'encoche qui se trouve dans un de ses coins

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4 ème étape Une fois que vous avez repéré l'encoche présente sur votre processeur, repérez là aussi sur votre connecteur "Socket« . 5 ème étape Alignez l'encoche du processeur avec celle du connecteur, puis mettez le processeur en place. Ce dernier doit glisser dans les trous du connecteur. Si vous devez pousser le processeur dans le connecteur, c'est que l'alignement n'est pas correct. Une fois le processeur en place, baissez le levier du connecteur. Pour éliminer la chaleur produit par le processeur, vous pouvez et cela est plutôt conseillé installer un petit ventilateur

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Installer un processeur sur un connecteur "Slot" 1ère étape Vous devez absolument vérifier que le connecteur "Slot" présent sur votre carte mère correspond bien à votre processeur. 2ème étape Après avoir vérifié que votre connecteur "Slot" correspond bien à votre processeur, vous pouvez commencer l'installation. Pour cela, il vous suffit d'enfoncer le processeur dans le connecteur et de refermer les taquets. Alignez bien les encoches du processeur (voir photo 2) avec celles du connecteur.

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3ème étape Pour éliminer la chaleur produit par le processeur, vous pouvez et cela est plutôt conseillé installer un petit ventilateur

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