Qu'est-ce qu'un microprocesseur ?
Un microprocesseur est une micropuce qui exécute les tâches dans un système informatique. C'est l'unité unique qui exécute chaque instruction qui le traverse. Un microprocesseur est communément appelé unité centrale de traitement (CPU), puce logique ou simplement « processeur ». Ils peuvent être conçus à l'aide d'un ordinateur avec un logiciel de conception de circuits imprimés (PCB).
Les microprocesseurs sont des composants informatiques critiques conçus pour exécuter des tâches simples et complexes. Ils comprennent des circuits intégrés qui contiennent plusieurs transistors.
La puissance d'un microprocesseur dépend du nombre d'instructions qu'il peut lire et exécuter dans une période spécifique. Les avancées technologiques ont permis aux ingénieurs informatiques de développer des micro-ordinateurs, des ordinateurs petits mais puissants qui effectuent des tâches commerciales, industrielles et scientifiques.
De nos jours, les microprocesseurs sont utilisés dans les ordinateurs portables, les ordinateurs domestiques, l'automatisation industrielle, et même les téléphones mobiles. Deux exemples de microprocesseurs sont la puce Intel 4004, l'un des premiers processeurs, et l'AMD Ryzen 5, un microprocesseur moderne 64 bits.
Types de microprocesseurs
En fonction de leur capacité à exécuter des ensembles d'instructions, les trois types de microprocesseurs les plus courants sont CISC, RISC et EPIC.
CISC
CISC, ou ordinateur à ensemble d'instructions complexes, peut exécuter plusieurs ensembles d'instructions en même temps. Il permet à une seule instruction d'effectuer les opérations de chargement, d'évaluation et de stockage. Cette approche réduit le nombre d'instructions exécutées par programme, mais une seule instruction effectue de nombreuses fonctions. Quelques exemples de puces microprocesseurs CISC sont l'Intel 486, l'Intel Pentium 2 et l'Intel Pentium Pro.
RISC
RISC signifie ordinateur à ensemble d'instructions réduites. Son objectif est d'exécuter les instructions très rapidement. L'idée centrale de RISC est de simplifier le matériel en utilisant un ensemble d'instructions avec seulement quelques étapes pour les opérations de chargement, d'évaluation et de stockage. Des exemples de RISC incluent DEC Alpha et IBM.
EPIC
EPIC, ou calcul d'instructions parallèles explicites, utilise des compilateurs et permet aux instructions de s'exécuter en parallèle. Il encode les instructions en charges de 128 bits. EPIC utilise des techniques de parallélisme au niveau des instructions (ILP) telles que la spéculation et la prédication. IA-64 est un exemple de microprocesseur EPIC.
Comment fonctionne un microprocesseur ?
Les microprocesseurs sont fabriqués en utilisant la technologie des semi-conducteurs à oxyde métallique ; ils consomment peu d'énergie. Indépendamment de leur puissance, taille ou complexité, chaque microprocesseur suit cette séquence d'actions de base : récupérer, décoder et exécuter.
Plus simplement, les instructions qui doivent passer par le microprocesseur sont stockées en séquence. Il « récupère » ensuite ces instructions de la mémoire, les « décode » et « exécute » les instructions.
Ces instructions sont d'abord traitées par l'unité arithmétique logique (ALU) d'un microprocesseur, qui effectue des opérations arithmétiques et logiques. Ensuite, les instructions passent par l'unité de contrôle du processeur et un tableau de registres. Ce dernier trie les données à travers plusieurs registres qui agissent comme une mémoire d'accès rapide. L'unité de contrôle gère le flux de ces données.
Termes de base liés à un microprocesseur
Les termes courants liés à un microprocesseur sont fréquemment discutés, tels que :
- Bus désigne un ensemble de conducteurs qui transmettent des données ou gèrent les informations de contrôle. Les microprocesseurs contiennent trois bus : le bus d'adresse, le bus de contrôle et le bus de données.
- L'ensemble d'instructions est le nombre de commandes qu'un microprocesseur peut comprendre simultanément. Il comble le fossé entre le matériel et le logiciel.
- Cache est le composant qui stocke les instructions fréquemment traitées pour plus de rapidité. Il augmente la vitesse d'un processeur car il lui permet d'accéder rapidement aux données.
- Longueur de mot est le nombre de bits à l'intérieur du bus de données du microprocesseur. Par exemple, si la longueur de mot d'un processeur est de 16 bits, il peut traiter 16 bits à la fois, avec des registres de 16 bits et un bus de données de 16 bits.
- Types de données composent les microprocesseurs. Différents types de données incluent le code américain pour l'échange d'informations (ASCII), le décimal codé binaire (BCD), et les nombres signés et non signés.
- Vitesse d'horloge est le taux auquel un microprocesseur exécute des instructions. Le taux de mesure pour tous les microprocesseurs est le Hertz, et, selon la vitesse, il peut être exprimé en abrégé par « Hz ». Par exemple, si un microprocesseur fonctionne à huit gigahertz, il peut être exprimé par 8 GHz. D'autre part, le mégahertz est exprimé par « MHz ».
Avantages d'un microprocesseur
Des petits aux grands superordinateurs, les microprocesseurs sont très bénéfiques de nombreuses manières pour une utilisation sur divers systèmes.
- Taille : Les microprocesseurs étaient initialement grands et très peu pratiques à utiliser. La taille a été fortement réduite grâce aux avancées dans les technologies d'intégration à grande échelle et à ultra grande échelle. Plus le processeur est petit, plus le système informatique est petit. Cela permet aux fabricants d'équipements d'origine (OEM) d'intégrer plus de composants utiles dans un système informatique tout en le rendant plus petit.
- Vitesse : Les microprocesseurs sont connus pour leur grande vitesse. La grande vitesse n'était possible que pour les ordinateurs personnels ou les superordinateurs, mais grâce aux avancées technologiques, les appareils portables tels que les smartphones abritent aujourd'hui des processeurs ultra-rapides. Ces processeurs peuvent exécuter même un trillion d'instructions par seconde.
- Coût : La présence de circuits intégrés et les améliorations dans la fabrication des semi-conducteurs rendent les microprocesseurs disponibles à bas prix. Cela signifie que le coût global d'un système informatique ou d'un smartphone est considérablement réduit.
- Précision : Les microprocesseurs exécutent des instructions avec un haut niveau de précision et d'efficacité.
- Consommation d'énergie : Les bons microprocesseurs consomment peu d'énergie tout en exécutant efficacement les instructions. Cela signifie également qu'ils génèrent moins de chaleur.
- Interface graphique intégrée : Les microprocesseurs modernes sont dotés d'interfaces graphiques (GUI) intégrées au système. Cela signifie qu'il n'y a pas besoin d'une interface graphique séparée, ce qui réduit la taille globale de l'appareil.
- Nature universelle : Les nombreuses applications des microprocesseurs les rendent polyvalents, permettant à différents systèmes tels que les ordinateurs et les smartphones de les utiliser.
Microcontrôleur vs microprocesseur
En surface, il semble que les microprocesseurs et les microcontrôleurs aient beaucoup en commun. Les deux circuits intégrés sur une seule puce ont stimulé la technologie informatique et se trouvent dans de nombreux appareils électroniques dans le monde entier.
Au cœur, cependant, ils diffèrent.
Les microcontrôleurs sont moins chers que les microprocesseurs. Ces derniers sont généralement utilisés avec des appareils plus coûteux qui utilisent des périphériques externes.
Les microprocesseurs sont destinés à effectuer des fonctions plus complexes, tandis qu'un microcontrôleur effectue généralement une seule fonction dédiée. C'est l'une des raisons pour lesquelles les processeurs nécessitent une source de mémoire externe fiable pour prendre en charge des tâches complexes. Les microcontrôleurs nécessitent moins de mémoire, moins de puissance de calcul et sont moins complexes que les microprocesseurs.
Adithya Siva
Adithya Siva is a Content Marketing Specialist at G2.com. Although an engineer by education, he always wanted to explore writing as a career option and has over three years of experience writing content for SaaS companies.
