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Performance des Processeurs Page 1 sur 17 Université Libanaise « Les Processeur

Performance des Processeurs Page 1 sur 17 Université Libanaise « Les Processeurs » Document d’analyse Performance des Processeurs Dossier D’analyse Projet «Architecture des ordinateurs» Performance des Processeurs Page 2 sur 17 A - Objet du document CPU, GPU, TPU… Le matériel informatique est toujours associé à des acronymes. Alors, lorsqu’on ne baigne pas dans le milieu, il peut être difficile de savoir ce que c’est ! Et encore plus d’en connaître les différences. Les CPU, GPU et TPU sont pourtant des composants essentiels pour les ordinateurs, tablettes et smart phones. Il est donc important de comprendre de quoi il s’agit. Préparé par:  Hassan Bechara Performance des Processeurs Dossier D’analyse Projet «Architecture des ordinateurs» Performance des Processeurs Page 3 sur 17 Sommaire A - OBJET DU DOCUMENT....................................2 B - INTRODUCTION.........................................................................................................................4 C - OBJECTIFS ...................................................................................................................................4 D- CPU..................................................................................................................................................5 1 - DEFINITION ..................................................................................................................................5 2 - DESCRIPTION ...............................................................................................................................5 3 - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ...................................................................................................6 4 - INSTRUCTION ...............................................................................................................................6 5 - PERFORMANCE .............................................................................................................................7 E- GPU..................................................................................................................................................7 1 - PRESENTATION DE LA CARTE GRAPHIQUE ....................................................................................7 2 - DEFINITION DE GPU ......................................................................................................................8 3 - FONCTIONNEMENT .......................................................................................................................8 4 - PERFORMANCE .............................................................................................................................9 F - TPU..................................................................................................................................................9 1 - DEFINITION ..................................................................................................................................9 2 - CARACTERISTIQUES .....................................................................................................................9 3 - FONCTIONNEMENT........................................................................................................................9 G - COMPARAISON ENTRE LES DIFFERENTS TYPES : .....................................................10 1 - OBJECTIF/ROLE ..........................................................................................................................10 2 - USAGE .......................................................................................................................................10 3 - CHARGE DU TRAVAIL.................................................................................................................10 4 - ARCHITECTURE ..........................................................................................................................11 5 - CARACTERISTIQUE ....................................................................................................................12 6 - NOMBRE D'OPERATIONS PAR CYCLE...........................................................................................12 7 - PERFORMANCE/WATT ................................................................................................................12 8 - PERFORMANCE SELON CHARGE DE TRAVAIL DE REFERANCE......................................................13 H - CONCLUSION ...........................................................................................................................14 Performance des Processeurs Dossier D’analyse Projet «Architecture des ordinateurs» B - Introduction Une fois de plus, l’architecture des ordinateurs se trouve à une croisée des chemins. Le progrés nous a donné des machines individuelles aussi puissantes que ce qui était considéré comme un « superordinateur » il y a seulement quelques années. CPU, TPU et GPU font partie des composantes informatiques de base. Les fiches techniques de tous les ordinateurs, tablettes et smart phones les mentionnent toujours. Alors, quand il est temps de changer de matériel, connaître les différences entre ces trois acronymes est indispensable. Voyons donc, en détail, ce qu’est un CPU, un GPU et un TPU. Ce document propose un sous-titre consacré aux processeurs. Il forme un cours qui complète les enseignements de système informatique. On y découvre la définition des différentes types des processeurs. En plus, ce document présente également un sous-titre sur la performance des processeurs. On sait que les utilisateurs s’impatientent lorsqu’un service met trop de temps à réagir. Dans cette partie, on verra la comparaison des performances globales entre les différentes types de processeurs. Enfin, ce document se termine par un sous-titre consacré la comparaison entre les processeurs. C - Objectifs L’objectif de ce projet est de rassembler: 1) La définition des différents types des processeurs (CPU, GPU et TPU). 2) Leurs performances. 3) La différence (comparaison) entre les différents types. D - CPU 1. Définition L’acronyme CPU signifie Central Processing Unit, (Unité Centrale de Traitement) . C’est ce que l’on appelle communément le processeur. Et, pour faire encore plus simple, c’est le cerveau de l'ordinateur. Le CPU est un élément essentiel du hardware. En effet, il permet de manipuler des informations numériques, c'est-à-dire des informations codées sous forme binaire, et d'exécuter les instructions stockées en mémoire. Le CPU est un composant présent, dans de nombreux dispositifs électroniques, qui exécute les instructions machines des programmes informatiques. Avec la mémoire, c'est notamment l'un des composants qui existent depuis les premiers ordinateurs et qui sont présents dans tous les ordinateurs. 2. Description Le CPU est constitué essentiellement de trois parties : L'unité de commande qui cherche les instructions en mémoire, les décode et coordonne le reste du processeur pour les exécuter. Une unité de commande élémentaire se compose essentiellement d'un registre d'instruction et d'une unité "décodeur / séquenceur". L’unité Arithmétique et Logique (ALU) exécute les instructions arithmétiques et logiques demandées par l'unité de commande. Les instructions peuvent porter sur un ou plusieurs opérandes. Les registres sont des cellules mémoire internes au CPU. Ils sont peu nombreux mais d'accès très rapide. Ils servent à stocker des variables, les résultats intermédiaires d'opérations (arithmétiques ou logiques) ou encore des informations de contrôle du processeur. E - Principe de fonctionnement du CPU Le processeur CPU est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne, c'est-à-dire un élément qui envoie des impulsions (que l'on appelle top). A chaque top d'horloge, le processeur : - Fetch, recherche de l'instruction dans la mémoire vive de l'ordinateur. L'emplacement dans la mémoire est déterminé par le compteur de programme (PC), qui stocke l'adresse de la prochaine instruction dans un autre registre du processeur: le IR (Instruction Register) - Decode, interprétation de l'instruction (opération et opérandes) : découpe l'instruction en plusieurs parties telles qu'elles puissent être utilisées par d'autres parties du processeur. Souvent, une partie d'une instruction, appelée code d'opération, indique l'opération à effectuer. Les parties restantes de l'instruction comportent habituellement les opérandes de l'opération - Execute, exécution de l'instruction: met en relation différentes parties du processeur pour réaliser l'opération souhaitée. Par exemple, pour une addition, l'unité arithmétique et logique (ALU) sera connectée à des entrées et une sortie. Les entrées contiennent les nombres à additionner et la sortie contient le résultat. - Writeback, écriture du résultat de l'étape d'exécution en mémoire. 3. Instruction A chaque top d'horloge, le processeur exécute une instruction. Les instructions sont stockées dans la mémoire principale comme une chaîne de bits., en vue d'être traitée par le processeur. L’instruction est divisée en plusieurs champs, correspondant à ses différents éléments. L’organisation de ces différents champs est appelée le format de l’instruction. Le format d’une instruction doit utiliser 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. Les principaux types d’opérandes traités directement par les processeurs sont: adresses, nombres, caractères et données. Le nombre d’opérandes, ainsi que leur emplacement, a une très grande importance, à cause de l’influence sur la taille des instructions et sur la vitesse d’exécution. 4. Performance Côté performance, la fréquence d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde), s'exprime en Hertz (Hz). Par exemple, un processeur de 2.4GHz peut traiter 2.4 milliards d’instructions en une seconde ! 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. Un CPU à basse performance sera idéal pour des tâches de traitement de texte. A l’inverse, un CPU à haute performance est un trou noir à énergie mais il soutient les activités les plus gourmandes, comme le montage vidéo et les jeux. E- GPU 1. Présentation de la carte graphique La carte graphique (en anglais graphic adapter), parfois appelée carte vidéo ou accélérateur graphique, est l'élément de l'ordinateur chargé de convertir les données numériques à afficher en données graphiques exploitables par un périphérique d'affichage. Cette carte peut être soit intégrée directement à la carte-mère ou bien une carte additionnelle. Le rôle de la carte graphique était initialement l'envoi de pixels graphique à un écran, ainsi qu'un ensemble de manipulation graphiques simples : - déplacement des blocs (curseur de la souris par exemple) ; - tracé de lignes ; - tracé de polygones ; ect … Les cartes graphiques puissantes ont pour rôle également de gérer les affichages 3D (jeux vidéo). Les principaux constructeurs de cartes graphiques sont Nvidia et ATI. Une carte graphique est construite autour de deux composants principaux : le GPU (Graphic Processing Unit), un processeur spécialisé dans le calcul de graphismes 2D ou 3D, et la mémoire, qui échange des données temporaires avec le GPU puis stocke et envoie les images finales au moniteur. 2. Définition de GPU Un processeur graphique, ou GPU (de l'anglais Graphics Processing Unit), est un circuit intégré présent la plupart du temps sur une carte graphique (mais pouvant aussi être intégré sur une carte- mère ou dans un CPU) et chargé de traiter les images en fonction de la résolution et de la profondeur de codage sélectionnée en assurant les fonctions de calcul de l'affichage. Le GPU est ainsi un processeur spécialisé possédant des instructions évoluées de traitement de l'image, notamment de la 3D. En raison de la température que peut atteindre le processeur graphique, il est souvent surmonté d'un radiateur et d'un ventilateur. 3. Fonctionnement Il faut d’abord savoir ce que sont les vertex, ce sont les sommets des objets en trois dimensions). Le processeur construit les objets multidimensionnels. Pour accélérer le calcul, le processeur calcule les vertex invisibles (cachés par d’autres vertex, par les faces d’un objet ou autre) et les supprime pour ne pas avoir à les gérer. Le processeur graphique applique ensuite aux faces des objets les uploads/Management/ architecture-des-ordinateurs-hasanbshara.pdf