Le processeur est une unité d exécution, plus précisément appelée unité centrale de traitement (désignée en franç.par UCT,

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1 CPU ou UCT Processor (data processing) Le processeur est une unité d exécution, plus précisément appelée unité centrale de traitement (désignée en franç.par UCT, en ang. CPU (Central Processing Unit) CPU+mémoire centrale= Unité Centrale Le microprocesseur - inventé par Marcian Ted Hoff en 1971 ( ingénieur chez Intel)

2 Microprocesseur est un circuit intègre électronique exécutant les fonctions d une unité centrale de traitement d un ordinateur Contient des millions de transistors densité d intégration VLSI Intel transistors premier Pentium millions Pentium4 42 millions 2004 Intel Itanium 2 processor (9MB cache) 592,000,000 Transistors coopèrent pour enregistrer et traiter des données

3 1. Horloge du processeur Le temps d exécution propre à chaque instruction, est exprimé en cycles de l horloge interne qui cadence l activité du processeur. envoie des impulsions régulières au processeur a chaque nouvelle impulsion µp exécute une opération élémentaire La fréquence des impulsions est la fréquence d horloge elle se mesure en hertz (MHz, GHz) Plus la fréquence est élevée Plus le µp travaille vite! pilotée par un quartz

4 2. Jeux de circuits (chipsets) ensemble de circuits très spécifiques d accompagnement du µp jeu de circuits est dédié a chaque µp souvent il existe plusieurs jeux de circuits distincts pour un même µp Carte mère Tous les composants sont regroupes sur une carte électronique, un circuit imprime appelé carte mère La plus grande surface de la carte est occupée par des connecteurs servant a brancher des barrettes des mémoires, des cartes d extension et des périphériques.

5 3. Bus de liaison tous les organes électroniques sont relies entre eux à l aide de faisceaux de conducteurs organises en bus. (gravure sur la carte ou câbles pour relier les périphériques) Bus system de câblage destine a assurer simultanément les transferts d information entre différents sous-ensembles d un système informatique. Le bus allant du µp vers le jeu de circuits et les mémoires (appelé souvent bus système) Le bus reliant le µp aux cartes d extension et aux périphériques

6 4. Alimentation tensions continues, filtrées et rigoureusement stables de 5V, 3.3V ou 2.5V et de 12V et ce dans les deux polarités Bloc d alimentation 5. Interfaces pour la communication entre l'unité centrale et les périphériques chacun de ces périphériques a besoin de ces propres données. Interfaces appelées circuits d entrée-sorties ou E/S

7 Le microprocesseur prend en charge l'exécution des instructions contenues dans les programmes informatiques écrits avec des langages de programmation plus ou moins évolues et nécessitent des convertisseurs permettent leurs compréhensions et donc leurs exécutions par un ordinateur (allant de l'assembleur à des langages abstraits traduits soit par des compilateurs soit par des interpréteurs) Un programme est un ensemble d instruction situé dans la mémoire centrale, que le processeur va lire puis exécuter séquentiellement

8 Les instructions (parfois décomposées en micro instructions) données au processeur sont exprimées en binaire (code machine) elles sont généralement stockées dans la mémoire elles sont lues et l UAL les interprète Les microprocesseurs actuels sont optimisés pour exécuter plus d'une instruction par cycle d'horloge - ce sont des microprocesseurs avec des unités d'exécution parallélisées. En plus ils sont dotés de procédures qui «anticipent» les instructions suivantes avec l'aide de la statistique.

9 Les parties essentielles d un processeur sont : L Unité Arithmétique et Logique (UAL, en ang. Aritmetic and Logical Unit - ALU), qui prend en charge les calculs arithmétiques élémentaires et les tests. L'Unité de contrôle Le séquenceur, qui permet de synchroniser les différents éléments du processeur. En particulier, il initialise les registres lors du démarrage de la machine et il gère les interruptions. L horloge qui synchronise toutes les actions de l unité centrale. L'unité d entrée-sortie, qui prend en charge la communication avec la mémoire de l ordinateur ou la transmission des ordres destinés à piloter ses processeurs spécialisés, permettant au processeur d accéder aux périphériques l ordinateur.

10 Les registres qui sont des mémoires de petite taille (quelques octets), suffisamment rapides pour que l'ual puisse manipuler leur contenu à chaque cycle de l horloge. Registre élément de l unité centrale de l ordinateur qui permet de stocker des informations ou des résultats de calcul identifié par une adresse ou par un nom particulier et nombre des états utilisé lors des traitements informatiques On distingue: les registres particuliers dont le registre instruction, l accumulateur... Les registres spécialisés comme le pointeur de pile, le registre d index etc.

11 Caractéristiques Un processeur est caractérisé par: capacité d'adressage - le nombre de case mémoire auxquelles il peut accéder 2 puissance n. Un processeur est dit 8 bits ou 16 bits ou plus, suivant la dimension du bus (groupe de fils) d'adresse qu'il possède cadence de son horloge la taille de ses registres (8, 16, 32, 64, 128 bits) jeu d instructions (ISA en anglais, Instructions Set Architecture) dépendant de la famille (CISC, RISC etc) finesse de gravure exprimée en nm microarchitecture interne.

12 Bus interne Bus externe Bus de données Registre d instruction Registre des états ALU- Unité Arithmétique et Logique Accumulateur B D H C E L Mémoire Bus des adresses

13 Circuit de contrôle principe de contrôle dans le boucle ferme actionné par l horloge Determination le code d operation Erreur d exécution Décodage Exécution Contrôle de transfert de données et travail UCT STOP Passage START Erreur d adresse Perception Introduction d adresse d instruction

14 Dans l ordre et des la mise en service de l ordinateur, le µp exécute : Un programme minimaliste d initialisation contenu dans une mémoire spéciale de la machine BIOS (ang. Basic Input-Output System) - système d entrées-sorties de base programme nécessaire au démarrage et au bon fonctionnement de micro-ordinateur Le système d exploitation (p.ex. Windows) Il vous appartient ensuite d ouvrir un autre programme, votre application

15 Les généralités sur les cartes mères La carte mère vous permet d'interconnecter tous les autres composants de votre ordinateur : on y connecte le processeur, la mémoire, le disque dur, la carte graphique etc. Elle conditionne aussi les possibilités d évolutions de votre machine : changement de processeur ajout de mémoire etc.

16 1. Les connecteurs mémoires chacun de ces connecteurs noirs, dénommé Slot mémoire DIMM, permet de monter une barrette mémoire 2. Les connecteurs de cartes d extension ou de périphériques : De type PCI (Peripheral Component Interconnect) ces connecteurs d extension vous permettent de monter des cartes comme les cartes sons, les cartes réseau, les cartes d acquisition vidéo et tout un tas d autres De type AGP ce connecteur est dédié à la carte graphique Autres : AMR, SCSI (Small Computer System Interface), Ethernet

17 3. Les connecteurs de ports de communications ces ports sont destinés à permettre à votre machine de dialoguer avec des périphériques externes (clavier, souris, imprimantes ) Les ports de type série, parallèle et PS2 Les ports de type USB (pour les imprimantes, les claviers, les souris, les systèmes de sauvegarde externe, les appareils photo numériques... etc) De plus en plus de cartes mères récentes proposent néanmoins 4 à 5 connecteurs USB.

18 Vitesse et précipitation Vitesse du processeur vitesse de l ordinateur Sa vitesse globale est assujettie à la vitesse de son maillon de traitement le plus lent P.ex. µp 2GHz + un disque dur dont le temps d accès est long Il convient de prendre en compte toute une série d éléments : le type de processeur, sa technologie la vitesse du bus système, du disque dur la vitesse de transfert entre le µp et sa mémoire cache la capacité de la mémoire cache la capacité de la mémoire centrale la vitesse de transfert à l affichage la vitesse du disque dur

19 La multiplication de fréquence Supposons qu on fabrique des cartes mères réglées sur une fréquence de travail Il faudrait en produire d autant de types qu il existe de fréquence de travail Solution (Intel) On établit une sorte de diviser commun - une fréquence plancher qu appliquent le quartz et les circuits d horloge de la carte mère. On multiplie cette fréquence pour obtenir la fréquence dont le µp a réellement besoin.

20 Dissiper les calories µp consomment une énergie importante (mesurant en W) p.ex. Celeron dissipe environ 20 W AMD Thunderbid haut de gamme c'est plus de 50W L excès de calories doit être évacue f P (CMOS technologie) application des modes de refroidissement

21 Bien installer l ordinateur dans son local précautions N installez pas l ordinateur ni ses périphériques en plein soleil Tous les éléments doivent se trouver dans un espace aéré Fuyez les environnements poussiéreux Serrez les prises dans les connecteurs partout ou c est faisable Toutes les prises secteur doivent disposer d une connexion de masse Dégagez tous les câbles vers l'arričre Placez l'unité centrale dans le bon sens Les fentes d'aération doivent laisser passer l aire

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