Quelles sont les fonctions d'un microprocesseur?
Les microprocesseurs sont la première tentative réussie d'un "cerveau artificiel". La fonction principale du microprocesseur est d'instruire ou d'exercer un contrôle numérique sur d'autres périphériques.
En fait, le microprocesseur est essentiellement le cerveau d’une grande variété de dispositifs électroniques, des plus simples tels que les étés, les montres de poche, les téléphones portables, les jouets; même les voitures, les équipements automatisés spécialisés et les grosses machines.
Le premier microprocesseur ou puce polyvalente, baptisé Intel 4004, a été lancé par Intel en 1971. Il fonctionnait avec 4 bits de données à la fois avec une vitesse d'horloge ou une fréquence de 108 kilo Hertz (kHz).
Les microprocesseurs actuels opèrent des milliers et des millions de fois plus rapidement, et sont présentés sous différentes formes, tailles et niveaux de sophistication.
Un essai publié sur UKessays.com fait référence au rôle du microprocesseur dans l'informatisation du XXe siècle et le répertorie comme un "outil pour générer de la sagesse" pour le XXIe siècle.
Analysons les fonctions principales d’un microprocesseur et examinons sa définition, son évolution et son importance.
Assurez-vous de lire: Éléments de base sur les microprocesseurs
Qu'est-ce qu'un microprocesseur?
Un microprocesseur ou simplement un processeur est une unité de traitement d'un ou plusieurs circuits intégrés (CI) qui possède des fonctions d' unité de traitement.
Nous pouvons considérer le microprocesseur comme un circuit intégré, numérique et à usages multiples qui reçoit des données binaires en entrée, les traite conformément aux instructions stockées et offre des données en sortie.
Techwalla.com définit le microprocesseur comme un circuit électrique intégré capable d'exécuter les instructions d'un logiciel ou d'une application. En tant que circuit intégré, il reçoit les instructions d'un programme, traite ou interprète ces instructions et exécute un ensemble d'actions en sortie.
En bref, un microprocesseur ou une puce polyvalente est un circuit intégré programmable qui stocke des instructions dans sa mémoire, les exécute dans des processus de données numériques et exerce un contrôle sur d’autres terminaux, tels que le reste des composants d’un ordinateur et ses périphériques d’entrée et de sortie.
Le microprocesseur est programmé pour donner et recevoir des instructions d'autres composants de l'appareil, fonctionnant comme un cerveau artificiel. Sans surprise, en termes familiers, il est appelé le "cerveau" de l'ordinateur.
Assurez-vous de lire: Avantages et inconvénients des microprocesseurs
Caractéristiques du microprocesseur
Les microprocesseurs fonctionnent sur la base de la logique numérique. Les trois composants qui constituent les caractéristiques principales du microprocesseur sont une série d'instructions numériques, une certaine bande passante mesurée en largeur de mot ou " taille de mot " et la vitesse ou "fréquence d'horloge" qui mesure le nombre d'instructions qu'un microprocesseur peut courir
Le microprocesseur reçoit une série d'instructions numériques de la machine. L'unité arithmétique logique (ALU) du processeur effectue une série de calculs en fonction des instructions reçues.
De plus, l'unité déplace les informations d'une mémoire à une autre et peut passer d'un ensemble d'instructions à un autre. L’efficacité de son fonctionnement dépendra des caractéristiques susmentionnées; évaluons un peu plus en détail.
Quelle est la largeur de mot d'un processeur?
Les processeurs peuvent être choisis en fonction de la largeur du mot ou de la " taille du mot ". Nous pouvons le voir comme une mesure de sa complexité de calcul.
Rappelons qu'un mot ou un mot dans le contexte de l'informatique est une séquence finie de bits, la grande majorité des microprocesseurs modernes ont une largeur de mot de 16 à 64 bits.
La raison pour laquelle il est représenté en multiples de huit est qu’un octet contient 8 bits continus. Le mot est donc un ensemble de 16 bits regroupés en 2 octets de poids faible et élevé ( octet de poids fort et octet de poids faible ).
Un mot de groupe double est un mot de 32 bits , de sorte que des tailles de mot plus grandes permettent au processeur d'effectuer davantage de calculs pour chaque "cycle d'horloge".
Plus le mot est large, plus le microprocesseur est efficace lors de la réception, du calcul et de la restitution des données.
Il y a des décennies, la largeur de 64 bits était réservée aux serveurs et aux ordinateurs centraux ou aux ordinateurs centraux. Aujourd'hui, les systèmes 64 bits sont disponibles sur n'importe quel ordinateur.
Quelle est la fréquence d'horloge dans un processeur?
La fréquence ou fréquence d'horloge d'un microprocesseur est la fréquence à laquelle les transistors qui l'intègrent commutent en ouvrant et en fermant les passages de courant. Il est mesuré en Hertz et représente les cycles ou le nombre d'oscillations par seconde.
Le premier microprocesseur célèbre et disponible dans le commerce est l'Intel 4004 de 1971, il avait une fréquence comprise entre 108 KHz et 740 KHz, soit 108 000 à 740 000 fois par seconde.
Le processeur Intel Core i7-7920HQ lancé en 2017, par exemple, fonctionne à 4, 1 GHz ou 4 100 000 000 cycles par seconde.
La fréquence d'horloge ne doit pas être liée au nombre d'opérations qu'un microprocesseur peut effectuer par seconde. Dans la mesure où une instruction ou une opération peut impliquer une quantité finie d'opérations logiques conduisant à un plus grand nombre de commutateurs que les transistors doivent exécuter.
La fréquence d'horloge en tant que mesure des performances du processeur a été remise en question ces dernières années car, même si la fréquence est restée pendant plus d'une décennie entre 1, 5 et 4, 3 GHz, cet équipement est daté de fabrication ils ont des rendements plus élevés que les premiers qui ont atteint cette portée.
La réponse peut être dans la pratique consistant à incorporer plus de " noyaux " ou noyaux dans la même capsule (Dual-Core ou Muti-Core), une architecture parallèle qui améliore l'efficacité.
Cependant, il est toujours vrai que plus la fréquence d'horloge est élevée, plus les performances de l'équipement sont élevées.
Mémoire du processeur
Le microprocesseur fonctionne à travers deux mémoires. La mémoire morte, ou ROM, est un programme avec une série d'instructions fixes et est programmé par une série d'octets fixes.
L'autre est la RAM, ou mémoire à accès aléatoire (acronyme en anglais). Le nombre d'octets dans cette mémoire est variable et leur durée est courte. Si le courant est coupé, la RAM est nettoyée.
La ROM a un petit programme interne appelé BIOS (acronyme de Basic Input Output System). Le BIOS teste le matériel de la machine au démarrage. Ensuite, recherchez un autre programme dans la ROM appelé le secteur de démarrage.
Le secteur de démarrage exécute une série d'instructions qui aident à utiliser l'ordinateur efficacement.
Assurez-vous de lire: Types et vitesses des processeurs
Un peu d'histoire de microprocesseur
Au cours des années 70 et précédentes, les composants intégrant le microprocesseur fonctionnant séparément, il était obligatoire de disposer de trois puces pour configurer une unité de traitement centrale:
L'unité logique arithmétique ou ALU ( unité logique arithmétique ), un autre séparent l'unité de contrôle (unité de contrôle CU) et à côté d'eux la mémoire de banque de registres ( Register Bank ).
Trois sociétés ont travaillé sur le défi de la consolidation des trois composants en un seul circuit électronique: Intel, Texas Instruments et Garrett Air Research . Cependant, la course a été remportée par Intel qui a introduit en 1971 le microprocesseur Intel 4004.
Par convention, l'Intel 4004 est généralement accepté comme le premier. Le produit a été publié par la société en novembre 1971. Il contenait 2 600 transistors d'une puissance maximale de 740 KHz. Avec une taille de mot de seulement 4 bits.
Les premiers microprocesseurs
Les processeurs lancés entre 1971 et 1972 présentaient ces caractéristiques et constituaient la première génération de microprocesseurs .
En 1972, la technologie 8 bits apparaît avec le processeur Intel 8008 et en 1973, le processeur Intel 8080.
1978 marque l'entrée des microprocesseurs avec une taille de mot de 16 bits, les processeurs Intel 8086 et 8088 contenant environ 29 000 transistors.
L’Intel 80286 est apparu en 1982 et nous parlons d’une vitesse d’horloge de 16 méga-hertz, avec environ 130 000 transistors toujours en 16 bits. On dit qu'environ 15 millions de dollars ont été vendus pour des ordinateurs dans le monde entier.
L'Intel 80386 apparaît comme le premier processeur 32 bits en 1985. On parlait déjà de 285 000 transistors.
Intel Pentium est apparu en 1993 et était le premier processeur avec une taille de mot de 64 bits , 3, 1 millions de transistors dans sa composition, atteignant une fréquence de 300 MHz. Discontinued vers 1999.
Processeurs modernes
Le saut à la fréquence d'horloge Giga Hertz se produit avec le Pentium III en 1999 avec 9, 1 millions de transistors.
Inter Core Duo est sorti en 2006 avec la nouveauté de 2 cœurs d'exécution pour une plus grande efficacité. Il a atteint 2, 5 GHz avec 151 millions de transistors à l'intérieur. Il est arrêté deux ans plus tard.
La famille Intel Core i7 sortira en 2008 avec quatre cœurs d'architecture x86-64 bits. Certains de ses membres sont toujours en vigueur, tels que le processeur Intel Core i7-7920HQ, un processeur moderne atteignant une vitesse d'horloge de 4, 1 GHz.
Ne pas arrêter de lire: explication sur la vitesse du processeur
Fonctions du microprocesseur
La fonction principale du microprocesseur est de recevoir des données et d'exécuter des instructions.
Les utilisateurs d’ordinateur utilisent la souris et la souris comme périphériques de base, qu’ils en soient conscients ou non, nous saisissons des données ou des instructions.
Le processeur reçoit ces instructions, commute des opérations logiques et exécute des ordres vers d'autres périphériques tels que la sortie, le stockage et produit également des données traitées pour l'utilisateur.
Selon Engadget.com, le microprocesseur d’un ordinateur facilite le développement de milliers de calculs instantanément et est l’une des raisons pour lesquelles les ordinateurs iront toujours au-delà de la portée humaine.
Le microprocesseur reçoit l'instruction de la mémoire principale de la première source, la décode et détermine le type d'action à effectuer. À son tour, il surveillera les périphériques d’entrée et de sortie pendant l’exécution.
Les ordinateurs ne sont pas simplement des processeurs d’information. Les microprocesseurs sont capables d'exécuter des instructions dans des formats d'informations, audio et vidéo.
Un microprocesseur moderne prend en charge une gamme d'effets multimédia. Un processeur 32 bits est essentiel pour prendre en charge les logiciels multimédia.
Avec l’avantage d’Internet, les microprocesseurs ont évolué pour prendre en charge la mémoire virtuelle et physique. Le premier fonctionnait comme un processeur de signal numérique (DSP) pour gérer les formats de lecture, audio et vidéo transférés en temps réel. Les microprocesseurs les plus rapides et les plus modernes ne nécessitent pas de DSP.
Le processeur ou la puce multifonctions n’est pas uniquement un ordinateur. En cette ère numérique, très peu de dispositifs électroniques ne contiennent pas de microprocesseur .
Les progrès de la médecine, des prévisions météorologiques, des voitures, des communications, de la conception et des expériences scientifiques ont été les résultats du développement de dispositifs technologiques à microprocesseurs .
L'automatisation du travail manuel difficile est possible grâce au microprocesseur, les opérations nano-métriques qui ne prennent pas en charge la marge d'erreur sont exécutées avec leur support.
La logique numérique des microprocesseurs a conduit à une grande efficacité et rapidité dans tous les aspects de la vie. Le potentiel d'utilisation du microprocesseur est donc immense.
