Introduction aux Microprocesseurs UP
Jusqu’au début des années 1970, les différents composants électroniques, nécessaires au fonctionnement d'un processeur ne pouvaient pas tenir sur un seul circuit intégré, ce qui nécessitait d'interconnecter de nombreux composants dont plusieurs circuits intégrés. En 1971, la société américaine Intel réussit, pour la première fois, à placer tous les composants qui constituent un processeur sur un seul circuit intégré donnant ainsi naissance au microprocesseur2.
Cette miniaturisation a permis :
- d'augmenter les vitessesa de fonctionnement des processeurs, grâce à la réduction des distances entre les composants ;
- de réduire les coûts, grâce au remplacement de plusieurs circuits par un seul ;
- d'augmenter la fiabilité : en supprimant les connexions entre les composants du processeur, on supprime l'un des principaux vecteurs de panne ;
- de créer des ordinateurs bien plus petits : les micro-ordinateurs ;
- de réduire la consommation énergétiqueb.
Les principales caractéristiques d'un microprocesseur sont :
- a) Le jeu d'instructions
- qui varie avec le type de microprocesseur et le constructeur : additionner deux nombres, comparer deux nombres pour déterminer s’ils sont égaux, comparer deux nombres pour déterminer lequel est le plus grand, multiplier deux nombres... Un processeur peut exécuter plusieurs dizaines, voire centaines ou milliers, d’instructions différentes.
- b) La complexité de son architecture
- Cette complexité se mesure par le nombre de transistors contenus dans le microprocesseur. Plus le microprocesseur contient de transistors, plus il pourra effectuer des opérations complexes, et/ou traiter des nombres de grande taille.
- c) Le nombre de bits que le processeur peut traiter simultanément
- Les premiers microprocesseurs ne pouvaient traiter plus de 4 bits d'un coup. Ils devaient donc exécuter plusieurs instructions pour additionner des nombres de 32 ou 64 bits. En 2007 les microprocesseurs peuvent traiter des nombres sur 64 bits. Le nombre de bits des bus, de la mémoire et du processeur est en rapport direct avec la capacité à traiter de grands nombres rapidement, ou des nombres d'une grande précision (nombres de décimales significatives).
- d) La vitesse de l’horloge
- Le rôle de l’horloge est de cadencer le rythme du travail du microprocesseur. La fréquence correspond à ce que l'on appelle un cycle d'horloge. Une instruction, selon le type de processeur et d'instruction peut prendre un ou plusieurs cycles d'horloge. Les processeurs RISC sur lequel toutes les opérations en langage machine sont simples mais câblées prend généralement un cycle par instruction. Au contraire, un processeur CISC, contient du microcode, ou une instruction en langage machine, est alors une suite d'instructions câblées. En conséquence, dans tous les cas, à technologie égale, plus la fréquence est élevée, plus le nombre d'instruction pouvant être exécutée est élevée.
Par exemple, un processeur A cadencé à 400 MHz peut exécuter certaines instructions plus rapidement qu'un autre B cadencé à 1 GHz, tout dépend de leurs architectures respectives.