MICROPROCESSEUR

ETUDE DU MICROPROCESSEUR

1 - LE MICROPROCESSEUR

C'est un circuit intégré très complexe qui comporte plusieurs millions de composants.
C'est l'unité centrale de traitement dite C.P.U. qui effectue, gère et contrôle la totalité des procédures et des enchaînements, même si parfois il délègue certaines tâches à des processeurs spécialisés.

1.1 - CARACTERISTIQUES DU MICRO-PROCESSEUR

Un microprocesseur est défini par :

Des caractéristiques physiques :

type de connexion

nombre de fils de communication

capacité de mémoire cache interne

sa forme

des caractéristiques élèctriques :

sa tension de fonctionnement (2, 3, 4, 5.. Volts)

sa puissance consommée

sa vitesse de fonctionnement exprimée en mégahertz.

des caractéristiques logiques :

son architecture RISC (Reduced Instruction Set Calculator) : avec une fréquence assez élevée
ou son architecture CISC (Complete Instruction Set Calculator) : avec un jeu d'instruction le plus complet possible
son jeu d'instructions : le MIPS (million d'instructions par seconde)

Les 2 principaux fabricants de microprocesseurs sont :
avec l'architecture CISC : technologie plus dédiée aux micro-ordinateurs et à la bureautique :

MOTOROLA : pour la gamme Apple

INTEL : pour la famille des P.C. (Personnal Computer) compatibles

avec l'architecture RISC : technologie développée pour les stations de travail :

SUN, DIGITAL, I.B.M.: ordinateurs plus puissants avec une fréquence d'au moins 1,2 Ghz (Mai 1998)

INTEL : pour le Pentium Pro

CARACTERISTIQUES DES PROCESSEURS DE 1994 à 1997

Le coprocesseur gère entre autre la virgule flottante ou FPU (floatting Point Unit) et sert principalement dans la gestion de l'écran et des images.
La mémoire cache sert de relais avec la mémoire vive (DRAM)pour les échanges.
L'ALU = 386, reçoit des instructions et des données, c'est un calculateur ou exécuteur. (L'unité centrale donne des instructions à l'ALU).

µP Cyrix ou AMD	µP INTEL	Structure	Fréquence	Tension µP	Gravage Nbre composants	Cache interne sur 2 Niveaux		Support	Utilisation type	Architecture
AMD K5 Cyrix M1 P166+ P155+	Pentium	386-386 FPU	60/66 MHz 75 à 120 133 à 200 MHz	5 V 3,3V 3,3 V	0,38 µ 0,38 µ 0,35 µ 3,3 × 10 ⁶ composants	Niveau 1 2 × 8 Ko	Niveau 2 ____	ZIF 7	Bureautique standard	CISC
	Pentium PRO	386-386 386-FPU	150 MHz 166-233 MHz	3,1V 3,3 V	0,60 µ 0,25 µ 5,5 × 10 ⁶ composants	Niveau 1 2 × 8 Ko	Niveau 2 256 à 512 Ko 15 à 31 ×10⁶ composants	ZIF 7	Serveur de réseau local sous Windows NT	Découpage instructions longues en micro- opérations RISC Arcitecture biprocesseur possible
AMD K6 Cyrix M2	Pentium MMX	386-386 MMX-MMX FPU	166 à 233 MHz	Bitention ~2,8V	0,35 µ 2× 10 ⁶ composants	Niveau 1 2 × 16 Ko	Niveau 2 ____	ZIF 7	Bureautique et Multimédia Grand Public	57 nouvelles instructions multimédia
	Pentium II	386-MMX 386-MMX 386-FPU	233 à 266 MHz	3 tensions variables 5 V 3,3 V 2,45 V	0,35 µ 6,7× 10 ⁶ composants	Niveau 1 2 × 16 Ko	Niveau 2 512 Ko sur carte-fille à 1/2 fréq µp	SEC µP monté sur carte-fille	Bureautique et Multimédia Grand Public	avec les 57 instructions multimédia du Pentium MMX
Cyrix Multimédia GX		Emule les contrôleurs Utilise UMA (Architecture Mémoire Unifiée)				La mémoire vidéo fait partie de la mémoire centrale			PC familial 1er prix

1.2 - EVOLUTION DU MICRO-PROCESSEUR

INTEL crée des µp conçus pour fonctionner sous Windows permettant l'utilisation des logiciels Microsoft. I.B.M. avec le PowerPC doit émuler Windows et est utilisé pour OS/2 ou UNIX, plus dédiés aux informaticiens. Le marché a tranché en faveur du Pentium.
En 1989-90 : association d'I.B.M./MOTOROLA/APPLE donnant naissance à des PowerPC.
Le point fort des Macintosh est son interface graphique et sa souris. Mais Microsoft arrive avec Windows 3.* et opte pour la même convivialité.
Les parts de marché sont environ de : 90% pour les PC, et 10% pour les Macintosh.

Le premier PC avec µp Intel 8088:

fréquence de 4,77 Mhz

Système d'exploitation MS/DOS (Microsoft/Disk Operating System)

Architecture ouverte (non brevetée par I.B.M.) avec des connecteurs d'extensions ou slots.

Année	µP	Fréquence	Bus de données	Bus d'adresses	Adressage maxi	Intégré au processeur	Copro et options
1980	8088/8086	4,77 MHz	8 bits	20 bits	1 Mo		8087
1983	80286	6-8 MHz	16 bits	24 bits	16 Mo		287
1985	i 386 DX	16-40 MHz	32 bits	32 bits	4 Go	387 Mémoire cache
1987	i 386 SX	12-20 MHz	16/32 bits	24/32 bits	16 Mo		387 SX
1989	486 DX	25-33-50 MHz	32 bits	24/32 bits	4 Mo	387 cache (8 Ko)
1991	i 486 SX	20-25 MHz	32 bits	32 bits	4 Go	- cache (8Ko) -387 désactivé	487 SX(= 486DX)
1993	486 DX-2	2 × 25 MHz 2 × 33 MHz 2 × 50 MHz	32 bits	32 bits	4 Go	387 cache (8 Ko)
1994	486 DX-4	3 × 33MHz (=100 MHz)	32 bits	32 bits	4 Go	387 cache (16 Ko)

2 - ACTUALITES (PC EXPERT de septembre 1998)

En ce qui concerne le dernier-né des processeurs Pentium II de type Deschutes, Intel a poussé la fréquence d'horloge à 450 Mhz (4,5X100 Mhz). Plus qu'une simple augmentation de fréquence, cette progression vise à remplacer à terme les représentants les moins rapides de la gamme, à savoir les processeurs Pentium II cadencés à 266 et 300 Mhz, et à éliminer les Pentium MMX à 233 et 266 Mhz - et ce, avant la fin décembre 1998. C'est aussi le meilleur moyen dont dispose Intel pour distancer ses concurrents. AMD est sans doute le plus dangereux d'entre eux. Son processeur K6-2 devrait franchir la barre des 400 Mhz avant 1999. En revanche, suite à la rupture de l'accord conclu avec IBM concernant la fabrication des processeurs K6 et K6-2, AMD pourrait avoir des difficultés à combler la demande, en dépit de l'accord du même type signé avec Motorola.

Lorsqu'Intel, le 15 avril dernier, avait partagé le marché de ses processeurs en différentes branches, le Celeron avait une justification. Logé sur le segment "Basic PC", il était destiné aux PC économiques. Six mois après sa sortie, le constat est clair; il n'a pas décollé.. Du fait de ses piètres performances autant que son coût. Comme tous les processeurs vendus à moins de 1000 dollars, il est même sur le chemin de la sortie. Pour corriger le tir, Intel a annoncé le 24 août deux nouveaux Celeron, cadencé à 300 et 333 Mhz et pourvus de 128 Ko de mémoire cache.

3 - NOUVEAUTES (PC EXPERT de décembre 1998)

Socket 370 : le retour aux sources d'intel...

Intel a livré aux constructeurs de cartes mères le tout nouveau Socket 370 dans le courant du mois d'octobre .
Ce nouveau socket est voué à prendre place au sein des futurs PC économiques. Le socket 370 est conçu au départ pour accueillir les processeurs Celeron dotés de 128 Ko de mémoire cache (cadencés à 300 et 33 Mhz pour l'instant, puis 366 et 400 Mhz dans le courant de l'année prochaine). Intel justifie la réapparition du Socket pour des raisons de coût, ce que confirment certains constructeurs, qui évaluent l'économie à quelque 20 dollars par carte mère.
Le Socket 370 souffrira au départ de plusieurs limitations, à commencer par la conservation d'une fréquence d'horloge interne de 66 Mhz. Mais elle-ci devrait évoluer par la suite en 100 puis 133 Mhz...
En effet, le Socket 370 accueillera courant 1999 le futur KATMAI. Les premiers PC de ce type devraient apparaître d'ici la fin de l'année.

4 - LES LIMITES DE L'EVOLUTIVITE (PC EXPERT de décembre 1998)

Pour augmenter les performance d'un PC, la solution la plus directe est de remplacer le processeur par un modèle plus puissant. Dans la réalité, cela n'est pas toujours évident. Les processeurs récents présentent un voltage ou une fréquence de bus de données qui ne sont pas supportés par les cartes mères plus anciennes.
Cela oblige donc à changer la carte mère. Ajoutons qu'il est souvent nécessaire de remplacer cette dernière en raison de la diversité des supports processeurs : Socket 7, Slot 1, Slot 2... et maintenant Socket 370 broches. Introduit en 1995, le Socket 7 a le mérite d'exister depuis quelques années.
Il est destiné aux Pentium, Pentium MMX, AMD K6/K6-2, IBM/Cyrix 6x86MX, etc...
Le 7 mai 1997, Intel abandonnait le Socket 7 au profit du Slot 1. Celui-ci est prévu pour accueillir la cartouche SEC (Single Edge Contact) contenant le Pentium II. Le Slot 1 coûtant plus cher que le Socket 7 (370 broches) pour sa prochaine génération de Celeron 366, prévue pour février 1999. Le Slot 2 est, quand à lui, spécialement conçu pour reçevoir le Pentium II Xeon.
Outre la carte mère, il est généralement nécessaire de changer le boîtier de la machine. En effet, le type de boitier est lié au format de la carte mère : AT, baby AT, ATX, NLX, Micro ATX, Micro LNX... Le format AT a été le standard pendant de nombreuses années mais, peu évolutif, il aété remplacé par le format ATX. L'un des avantages de ce dernier est d'accepter des cartes longues.
Dédié aux cartes mères à base de Pentium II, le format NLX permet d'intégrer plus de composants.
Le format Micro ATX est, quand à lui, destiné aux PC grand public équipés de Celeron.