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Ministère d’enseignement supérieur et de la recherche scientifique université H

Ministère d’enseignement supérieur et de la recherche scientifique université Hassiba benbouali de chlef faculté de s.n.v agronomique département de science Exposé: Le processeur présenté par: dirigé par: Ain Semene El Habib Mr. BOUHERAOUA FAYSSAL année universitaire: 2019/2020 Niveau: L2 Filière: Agronomie Group: 01 Présentation La grande histoire des processeurs est le résultat d’une évolution fulgurante depuis le début des années 1950. Un processeur est un composant destiné dans un ordinateur à interpréter et exécuter des instructions. Son but premier était d’effectuer des opérations de calcul complexe, mais aujourd’hui ils sont désormais en charge de beaucoup plus d’actions, ils sont multitâches. Les processeurs sont construits selon une architecture bien structurée qui comprend plusieurs éléments dont, les transistors. C’est dans les années 1950, quand les premiers transistors sont commercialisés, que les processeurs connaissent la première étape de leur évolution. Puis en 1970, avec la commercialisation des premiers microprocesseurs de la société Intel, l’informatique fait un grand pas en avant. Au fil du temps, les processeurs ne cessent d’évoluer et de progresser . C’est pourquoi aujourd’hui nous en sommes arrivés à produire des processeurs capables de résoudre des équations très complexes dans des délais de l'ordre de la milliseconde, de gérer plusieurs logiciels en même temps, d’obtenir des rendus spectaculaires sur les machines médicales, de faire fonctionner le tableau de bord électronique d’une voiture, les « Smartphones » , ordinateurs et bien d’autres encore… Mais cette évolution n'est pas le fruit des recherches de quelques ingénieurs compétents, elle résulte du travail de plusieurs entreprises qui ont développé et on fait évoluer l’architecture de base des processeurs. Celle-ci prend le nom du brillant scientifique qui s’est illustré par de nombreuses contributions majeures dans des domaines très variés :« Von Neumann . » Aujourd’hui nous possédons tous des ordinateurs plus ou moins puissants mais dont nous sommes loin d’utiliser toutes les capacités . C’est pourquoi nous pourrons nous demander en quoi la course à la performance des processeurs est un simple défi intellectuel ou un réel atout pour la société à l'avenir ? - Qu’este ce qu’un processeur ?:  Un processeur est, dans un ordinateur, un élément destiné à interpréter et exécuter des instructions. Le processeur, aussi appelé microprocesseur lorsqu'il est composé d'un seul circuit imprimé, est le composant principal de tout les appareils informatiques. Le premier apparaît en 1971 avec la firme multinationale Intel. Sa fonction est d'effectuer des calculs, et de traiter des informations. Pour communiquer avec le reste de l'appareil, il utilise un code binaire ; c'est à dire qu'il communique par combinaison de deux chiffres : le 0 et le 1. Par exemple, le code : "01010000011100100110111101100011011001010111001101110011011001010111010101110010"  signifie processeur. Le processeur est réglé selon une horloge, appelée quartz en informatique. Cette horloge envoie des impulsions électriques à des intervalles bien définis. Au moment de l'impulsion, le processeur va chercher l'instruction qu'on lui demande de faire et l’exécute. Plus le temps entre chaque intervalle est court, plus le processeur est puissant, et c'est ce même intervalle qui définit la fréquence du processeur, en hertz. Un ordinateur cadencé a 200 MHz possède une horloge envoyant 200 000 000 de battements par seconde. Un processeur avec une fréquence plus élevée sera donc plus puissant. Nous verrons cependant par la suite que, pour augmenter la puissance d'un processeur, il ne suffit pas d'augmenter la fréquence de ce dernier ; d'autres éléments rentrent en ligne de compte. Avec les nouvelles architectures, les fabricants de processeurs vont chercher à multiplier le nombre de cores .  L'architecture d'un système est l'organisation de ses différentes unités et de leurs interconnections. Le choix de l'architecture résulte d'un compromis entre le coût, les performances, la chaleur dégagée etc... -Composition d'un processeur: Nous avons vu que du CPU partent des ensembles de fils appelés "bus" auxquels sont connectés les autres composants du système. 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. La vitesse d'exécution est optimale quand les opérandes se situent dans les registres plutôt que dans la mémoire externe au processeur. - 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.  La structure des registres varie d'un processeur à l'autre. C'est ce qui fait que chaque type de CPU a un jeu d'instruction qui lui est propre. Leurs fonctions de base sont néanmoins semblables et tous les processeurs possèdent en gros les mêmes catégories de registres :  L'accumulateur est principalement destiné à contenir les données qui doivent être traitées par l'ALU.  Les registres généraux servent au stockage de résultats intermédiaires  Les registres d'adresses servent à confectionner des adresses de données particulières, Ce sont, par exemples, les registres de base et d'index qui permettent entre autre d'organiser les données en mémoire comme des tables indicées.  Le registre d'instruction contient le code de l'instruction qui est traitée par le décodeur / séquenceur.  Le compteur ordinal ou program counter contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter. En principe, ce registre ne cesse de compter. Il génère les adresses des instructions à exécuter les unes à la suite des autres. Certaines instructions demandent quelquefois de changer le contenu du compteur ordinal pour faire une rupture de séquence c'est à dire un saut ailleurs dans le programme.  Le registre d'état appelé parfois registre de condition contient des indicateurs appelés flags (drapeaux) et dont les valeurs ( 0 ou 1) varient en fonction des résultats des opérations arithmétiques et logiques. Ces états sont utilisés par les instructions des sauts conditionnels.  Le pointeur de pile ou stack pointer gère certaines données en mémoire en les organisant sous forme de piles. - L'historique des processeurs:  1971 : L'Intel 4004 est le premier processeur produit par Gordon Moore et Robert Noyce suite à la commande spéciale du japonais Busicom. “La genèse” est la première puce intégrant de la mémoire RAM (mémoire vive, à accès direct) & DRAM (Dynamic RAM). Il est cadencé à 0.74 MHz et possède 2300 transistors. o 1974: L'Intel 8080 est le premier CPU Intel à ne pas être conçu d'un étranger et donc à disposer d'une réelle polyvalence quant à sa simplicité d'implantation hardware. Avec ses 6000 transistors il atteint un vitesse de 2 MHz et accepte une RAM de 64 Ko. _____________________________ 1975 : Après la crise pétrolière de 1973, Motorola se voit contraint de réduire ses effectifs. Les ingénieurs de Motorola réagissent et construisent un processeur basé sur une architecture 8 bits, très simplifié et vendu 25$. Il a un énorme succès malgré ses limitations hardware. Il équipe les ordinateurs et les consoles de jeux. Cadencé à 1MHz.  1976 : Le Zilog Z80 s'apparente au 8080 d’Intel mais il est moins cher, et plus évolué ; toujours avec un bus de 8 bits, il comporte un rafraîchissement intégré de la mémoire DRAM, une cadence allant jusqu'à 2,5 MHz, puis avec les améliorations, jusqu'à 4 MHz. Il comporte 8500 transistors.  1982 : L'Intel 80286 est le successeur du 8086. Il a 134000 transistors et il est cadencé a 8 MHz. Par rapport aux processeurs précédemment évoqués, il fonctionne en 16 bits ce qui lui permet d'être deux fois plus rapide que le 8086. Cette nouveauté est une évolution puisqu'il est le premier processeur multitâche au sens hardware du terme, c'est à dire capable de gérer plusieurs éléments en même temps. La firme multinationale IBM est la première à équiper ses ordinateurs avec ce processeur. _____________________________  1985 : L'Intel 80386 intervient suite à l'échec du iAPX432 de 1981. Comme ce dernier, il fonctionne en 32 bits et accepte 4 Go de RAM. Il est composé de quatre niveaux d'exécution, d'une gestion de mémoire simple et plus évoluée que ses prédécesseurs. Il est cadencé entre 12 et 16 MHz et embarque 275000 transistors. _________________________  1988 : L'arrivée de l'entreprise Cyrix sur la scène internationale n'est pas passée inaperçue. Ses microprocesseurs, les FasMath, joueront un rôle majeur dans la décennie suivante avec les clones des Pentium de Intel. Ils sont réputés 20 à 30% plus puissants que leurs homologues. _______  2003 : Intel ayant réalisé que l'architecture trois ans plus tôt n'était pas faite pour les économies d'énergies, décida de revenir sur l'architecture des Pentium 3 et de sortir un plan B : le Pentium M. Il consomme peu d’énergie pour de bonne performance et se voit remporter un franc succès sur de nombreuses machines dénommées Centrino. _____________________________  2008 : Voici le microprocesseur le plus récent et performant d'Intel de nos jours, uploads/Science et Technologie/ expose-d-x27-informatique.pdf