Le processeur

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Mis à jour le vendredi 3 mai 2013

L'un des composants les plus importants d'un ordinateur est le processeur (qu'on appelle aussi CPU). C'est, en quelque sorte, le cerveau de l'ordinateur. Et, tout comme pour un être humain, il est impossible à notre ordinateur de vivre sans cerveau. C'est pourquoi le processeur est très important dans un ordinateur : c'est lui qui va exécuter les différents programmes informatiques et effectuer les calculs nécessaires au bon fonctionnement de l'ordinateur. Il faut donc bien choisir son processeur. Hé oui, si vous avez l'habitude de faire tourner 2 ou 3 programmes en parallèle, vous n'aurez pas besoin d'un processeur aussi puissant que si vous en faites tourner 15 ! Et pour bien choisir son processeur, il y a différentes informations à prendre en compte.

Vous avez dit « cœur » ?

Si je vous dis qu'un processeur comporte un cœur, vous me prenez pour un fou ? Et si je vous dis qu'aujourd'hui, la plupart des processeurs comportent plusieurs cœurs ? :waw:

Le cœur est en fait une unité de calcul : c'est lui qui va faire tous les calculs demandés par votre ordinateur. Et croyez moi, il a du travail ! C'est pourquoi les fabricants proposent aujourd'hui plusieurs cœurs dans un même processeur : on augmente ainsi sensiblement la capacité de calcul de l'ordinateur. Pour reprendre l'exemple de tout à l'heure, on pourrait dire que les cœurs d'un processeur sont les neurones d'un cerveau. En théorie, plus vous avez de neurones, plus votre cerveau est réactif à son environnement. Les cœurs de votre processeur sont à peu près pareil : plus grand est leur nombre, plus ils opèrent de calculs, donc envoient plus de données en même temps. Votre ordinateur est donc bien plus rapide.

Il y a une dizaine d'années, les processeurs ne comportaient qu'un seul cœur. Aujourd'hui, il n'est pas rare de voir des processeurs à 2 cœurs (« dual core » en anglais), 4 ou même 8 !

Processeur mono-coeur
Processeur mono-coeur
Processeur multi-coeurs
Processeur multi-coeurs

Vous le voyez sur ces deux images : la première représente un processeur avec un seul cœur, la deuxième un processeur avec plusieurs cœurs.

Avant d'aller plus loin, il faut que je vous explique un peu comment un cœur exécute ses calculs. Toutes les opérations qu'il doit faire forment une sorte de file d'attente. Notre cœur prend la première opération à effectuer dans la file d'attente, effectue ses calculs, envoie le résultat au composant de l'ordinateur souhaité, prend la nouvelle opération à effectuer en tête de la file d'attente, etc. En réalité, le cœur fait des millions de calculs à la seconde (c'est qu'il est rapide, le bougre). Mais toujours est-il qu'il est limité, il ne fait les calculs qu'un par un. C’est pour pallier ceci que les processeurs multi-cœurs ont été inventés. Il existe deux techniques pour obtenir des processeurs multi-cœurs.

L'HyperThreading

L'HyperThreading est une technique développée par Intel, qui consiste à séparer un cœur physique en deux cœurs logiques. Autrement dit, on simule la présence d'un second cœur afin qu'il puisse exécuter lui aussi des calculs, parallèlement au premier.

Finalement, du point de vue du système d'exploitation (tel Windows), le processeur est doté de deux cœurs. Cela implique d'ailleurs que le système doit être capable de fonctionner avec un processeur multi-cœurs, bien que cela ne soit que « virtuel ». Cela dit, l'idéal reste tout de même d'avoir physiquement plusieurs cœurs, comme nous allons le voir à présent.

Le multi-cœur

Un processeur dit multi-cœur est composé non pas d'un seul cœur (HyperThreadé ou non) mais de plusieurs qui permettent, à fréquence égale (nous allons revenir sur ce point dans très peu de temps), de multiplier par autant de cœurs les performances. Avec deux cœurs, les performances sont doublées, avec quatre cœurs, elles sont quadruplées, etc.

Dans la pratique, les performances ne sont pas réellement multipliées. Il faut que le système d'exploitation et les logiciels soient conçus de manière à tirer parti de ce type d'architecture.

Une histoire de fréquence

La fréquence du processeur est importante, car c'est elle qui détermine la vitesse à laquelle il fonctionne. Elle désigne le nombre d'opérations que votre processeur est capable d'effectuer en 1 seconde et est exprimée en Hertz (Hz). Aujourd’hui, on parle plutôt en GigaHertz (c'est que ça évolue, ces petites bêtes là !).

Par exemple, si un processeur a une fréquence de 3 GHz, il peut alors effectuer… 3 milliards d'opérations à la seconde ! :waw:

Tant que ça ? Quand j’utilise mon ordinateur, je fais bien moins de choses ! Alors pourquoi l’ordinateur met parfois plusieurs secondes à réagir ?

Les opérations comme nous les entendons ici ne représentent pas des tâches comme celles que nous, utilisateurs, réalisons sur l’ordinateur. Il s’agit en réalité d’un tout petit calcul qui, associé à des millions d’autres, participe à la réalisation d’un simple copier-coller par exemple. Quoi qu’il en soit la règle reste valable : plus la fréquence est élevée, plus le CPU pourra réaliser de calcul et donc plus l’ordinateur sera rapide (en théorie bien sûr, car de nombreux autres paramètres entrent en compte).

La mémoire cache

Non, vous n'avez pas de la mémoire qui joue à cache-cache dans votre ordinateur. >_ La mémoire cache est un type de mémoire très rapide, assez cher à produire, ce qui explique qu'il y en ait peu dans les composants. En fait, elle sert d'intermédiaire entre le processeur et ce qu'on appelle la mémoire vive. Ce qui est stocké dans la mémoire cache est en fait une information dupliquée, c'est à dire qu'elle existe ailleurs que dans cette mémoire. Mais l'accès des données y est plus rapide.

Il existe 3 types de mémoire cache :

  • Level 1 (L1) : de très faible capacité, en 2 parties et directement intégré au(x) cœur(s) du CPU.

  • Level 2 (L2) : de plus grande capacité que le L1 et partagé entre les cœurs sur les anciens CPU mais intégré aux cœurs sur les dernières générations.

  • Level 3 (L3) : le plus grand en terme de capacité. Il y a quelques temps, elle était situé au niveau de la carte mère mais aujourd'hui, elle est directement intégrée au CPU et partagée entre les cœurs.

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