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Processeur asynchrone
Processeurs futurs : Quasiment inexistants aujourd'hui, ils n'ont pas d'horloge, et sont les successeurs des processeurs autosynchrones.
Chaque élément du processeur se met en route lorsqu'il le peut, c'est-à-dire lorsqu'il a des données ainsi que des instructions à traiter, et qu'il est disponible, sans attendre l'impulsion de l'horloge, inexistante.
Un tel processeur est conçu en de nombreux éléments distincts et indépendants.
Cela implique une programmation et une conception très différente.
La grande différence avec les processeurs synchrone, est qu'il ne sont pas cadancé par une horloge, ils fonctionnent ainsi aussi vite que le support physique le leur permet, ou ne fonctionne pas du tout si cela n'est pas nécessaire. Ils cumulent à la fois un intérêt de vitesse de traitement, mais aussi d'économie d'énergie. Ils intéressent énormément pour ce dernier point les industriels concevant des systèmes embarqués autonomes (téléphonie mobile, sonde...).
Catégorie:Microprocesseur
ProcesseurLe processeur, (ou en anglais, CPU, sigle de Central Processing Unit pour « Unité centrale [de traitement] ») est le composant essentiel d'un ordinateur, où sont effectués les principaux calculs. Sa cadence (fréquence d'exécution des micro-instructions) est exprimée en Hertz (Hz).
Il ne s’agit pas nécessairement d’un circuit isolé, même si les progrès techniques depuis les premiers emplois du terme le permettent aujourd’hui. Dans ce cas, on a maintenant tendance à préférer le terme de microprocesseur.
Néanmoins, la distinction entre Central Processing Unit, CPU, processeur et microprocesseur est souvent abandonnée au profit d’une banalisation de ces termes.
En ce qui concerne les ordinateurs de type compatibles IBM PC actuels, les deux principales sociétés qui conçoivent les processeurs sont Intel et AMD (processeurs compatibles Intel). Cyrix arrêta de produire des processeurs en 1998. Un nouveau venu, VIA, propose des processeurs basse consommation.
Après avoir été de farouches adversaires dans les années 1980, Apple et IBM s'associeront au début des années 1990 à Motorola afin de produire les processeurs PowerPC, basés sur l'architecture Power d'IBM. Apple utilisera alternativement des processeurs Motorola ou IBM dans ses machines jusqu'à la dernière évolution à l'heure actuelle : le PowerPC 970. En 2004, Motorola se séparera de sa division semi-conducteur et en fera une entreprise indépendante nommée Freescale. A partir de 2006, Apple utilisera des processeurs Intel, sans que l'on sache si les futurs ordinateurs d'Apple partageront une architecture matérielle commune avec les compatibles IBM PC.
Beaucoup de calculatrices graphiques (TI-89...) et de téléphones portables (toutes marques confondues) sont basés sur des processeurs de la famille m68k.
Principe de fonctionnement
Le CPU est l’unité de traitement de données principale d’un ordinateur, ce qui veut dire qu’il va exécuter les programmes, ce qui peut inclure de déléguer une partie du traitement à d’autres processeurs périphériques. En plus de sa capacité de traitement, il a donc également une fonction de contrôle et de coordination de l’action de l’ensemble des composants d’un ordinateur. Un programme est un ensemble d’instruction situé dans la mémoire centrale de l’ordinateur, que le processeur va lire puis exécuter séquentiellement, à moins d’un saut dans le programme. Le temps d’exécution propre à chaque instruction, est exprimé en cycles de l’horloge interne qui cadence l’activité du processeur.
Structure
Les parties essentielles d’un processeur sont :
- L’Unité Arithmétique et Logique (UAL, en anglais Aritmetic and Logical Unit - ALU), qui prend en charge les calculs arithmétiques élémentaires et les tests.
- L'Unité de Contrôle.
- Les registres, qui sont des mémoires de petite taille (quelques octets), suffisamment rapides pour que l'UAL puisse manipuler leur contenu à chaque cycle de l’horloge. Un certains nombre de registres sont communs à la plupart des processeurs :
- Compteur d’instructions : Ce registre contient l’adresse mémoire de l’instruction en cours d’exécution.
- Accumulateur : Ce registre est utilisé pour stocker les données en cours de traitement par l’UAL.
- Registre d’adresses : Il contient toujours l’adresse de la prochaine information à lire par l’UAL, soit la suite de l’instruction en cours, soit la prochaine instruction.
- Registre d’instructions : Il contient l’instruction en cours de traitement.
- Registre d’état : Il sert à stocker le contexte du processeur, ce qui veut dire que les différents bits de ce registre sont des drapeaux (flags) servant à stocker des informations concernant le résultat de la dernière instruction exécutée.
- Pointeurs de pile : Ce type de registre, dont le nombre varie en fonction du type de processeur, contient l’adresse du sommet de la pile (ou des piles).
- Registres généraux : Ces registres sont disponibles pour les calculs.
- Le séquenceur, qui permet de synchroniser les différents éléments du processeur. En particulier, il initialise les registres lors du démarrage de la machine et il gère les interruptions.
- L’horloge qui synchronise toutes les actions de l’unité centrale. Elle est présente dans les processeurs synchrones, et absente des processeurs asynchrones et des processeurs autosynchrones
- L'unité d’entrée-sortie, qui prend en charge la communication avec la mémoire de l’ordinateur ou la transmission des ordres destinés à piloter ses processeurs spécialisés, permettant au processeur d’accéder aux périphériques de l’ordinateur.
Les processeurs actuels intègrent également des éléments plus complexes :
- Plusieurs UAL, ce qui permet de traiter plusieurs instructions en même temps. L'architecture superscalaire, en particulier, permet de disposer des UAL en parallèle, chaque UAL pouvant exécuter une instruction indépendamment de l'autre.
- L'architecture superpipeline permet de découper temporellement les traitements à effectuer. C’est une technique qui vient du monde des supercalculateurs.
- Une unité de prédiction de saut, qui permet au processeur d’anticiper un saut dans le déroulement d’un programme, permettant d’éviter d’attendre la valeur définitive d’adresse du saut. Cela permet de mieux remplir le pipeline.
- Une unité de calcul en virgule flottante (en anglais Floating Point Unit - FPU), qui permet d’accélérer les calculs sur des nombres réels codés en virgule flottante.
- La mémoire cache, qui permet d’accélérer les traitements, en diminuant les accès à la RAM. Ces mémoires tampons sont en effet beaucoup plus rapides que la RAM et ralentissent moins la CPU. Le cache instructions reçoit les prochaines instructions à exécuter, le cache données manipule les données. Parfois, un autre cache unifié est utilisé. Dans les microprocesseurs évolués, des unités spéciales du processeur sont dévolues à la recherche, par des moyens statistiques et/ou prédictifs, des prochains accès en mémoire centrale.
Langage
Les instructions (parfois décomposées en micro instructions) données au processeur sont exprimées en binaire (code machine).
Elles sont généralement stockées dans la mémoire. Elles sont lues et l’UAL les interprète.
L’ensemble de ces instructions constitue un programme.
Le langage le plus proche du code machine tout en restant lisible par des humains est le langage d’assemblage, aussi appelé langage assembleur (forme francisée du mot anglais « assembler »). Toutefois, l’informatique a développé toute une série de langages, dits de haut niveau (comme le Basic, Pascal, C, C++, Fortran, etc), destinés à simplifier l’écriture des programmes.
Caractéristiques
Un processeur possède trois type de bus:
- Un bus de données, définit la taille des données manipulable (indépendamment de la taille des registres internes)
- Un bus d'adresse définit le nombre case mémoire accessibles
- Un bus de commande définit la gestion du processeur IRQ, RESET etc..
Un processeur est caractérisé par sa capacité d'adressage. C'est le nombre de cases mémoire auxquelles il peut accéder 2 puissance n. Ainsi, un processeur est dit 8 bits ou 16 bits
ou plus suivant la dimension du bus (groupe de fils) d'adresse qu'il possède.
De plus le processeur est caratérisé par la cadence de son horloge exprimée en MHz (mega hertz) ou GHz (giga hertz), la taille de ses registres (8, 16, 32, 64, 128 bits), son jeu d'instructions (ISA en anglais, Instructions Set Architecture) dépendant de la famille (CISC, RISC, etc), sa finesse de gravure exprimée en nm (nanomètres) et sa microarchitecture interne.
Mais ce qui caractérise principalement un processeur est la famille à laquelle, il appartient :
- CISC (Complex Instruction Set Computer : choix d'instructions aussi proches que possible d'un langage de haut niveau).
- RISC ( Reduce Instruction Set Computer : choix d'instructions plus simples et d'une structure permettant une exécution très rapide).
- VLIW (Very Long Instruction Word)
- DSP (Digital Signal Processor). Même si la dernière famille (DSP) est relativement spécifique. En effet un processeur est un composant programmable est donc a priori capable de réaliser tout type de programme. Toutefois dans un soucis d'optimisation des processeurs spécialisés sont concus et adaptés a certains types de calculs (3D, son, ...). Les DSP sont des processeurs orientés pour les calculs liés aux traitement du signal. Par exemple, il n'est pas rare de voir implémenter des Transformées de Fourier dans un DSP.
Multiprocesseur
Les architectures multiprocesseurs permettent à une machine d’utiliser de façon concurrente, plusieurs processeurs qui fonctionnent en parallèle. On peut ainsi partager les tâches et obtenir une puissance de calcul plus importante qu’avec un seul processeur. Il existe deux types d’architecture multi-processeurs :
- l’architecture symétrique, en anglais Symmetric multiprocessing (SMP), qui utilise plusieurs processeurs identiques afin d’augmenter la puissance de calcul brute de la machine ;
- l’architecture asymétrique, en anglais Asymmetric multiprocessing (AMP), qui adjoint au processeur central des processeurs souvent spécialisés, tels qu’on en trouve dans tous les ordinateurs modernes, par exemple pour contrôler les périphériques ou traiter des images ou des sons.
- l’architecture symétrique.
Voir l’article détaillé : Multiprocesseur
Voir également : Processeur double cœur
Voir aussi
Liens internes
- Microprocesseur
- Microcontrôleur
- Pipeline (informatique)
- Processeur vectoriel
- Processeur superscalaire
- Processeur synchrone
- Processeur asynchrone
- Processeur autosynchrone
Catégorie:Matériel informatique
ko:중앙처리장치
ms:Unit Pemproses Pusat
ja:CPU
th:หน่วยประมวลผลกลาง
Horloge
]
Une horloge est un système de mesure du temps.
En l'absence de référence absolue (impossible aussi bien théoriquement que pratiquement), on construit une horloge en observant un système physique doté d'un nombre fini (et supérieur ou égal à deux) d'états, dont l'un est considéré comme l'origine. On mesure le temps en comptant le nombre de passages à cette origine, en considérant conventionnellement qu'entre deux passages, la durée écoulée est fixe.
Il existe des horloges à toutes les échelles de l'univers, de la plus petite à la plus grande, par exemple :
- horloges atomiques,
- horloges cristallographiques (à quartz),
- horloges de processeur,
- horloges mécaniques,
- les horloges fixes (pendule)
- les horloges portatives (montres)
- horloges météorologiques (mousson),
- horloges cosmiques : horloge lunaire (lunaison), horloges terrestres (rotation diurne et révolution annuelle autour du soleil),
- horloges chimiques et notamment horloges biologiques (pulsation cardiaque, battement de cils, respiration, sommeil, menstruations, etc.),
Les horloges utilisent en général les oscillations d'un système à sa fréquence propre. La stabilité de cette fréquence propre et l'entretien de ses oscillations sont fondamentales.
fréquence propre
L'absence de temps absolu légitime l'usage d'horloges différentes selon le domaine. Cette absence rend également nécessaire le choix (purement arbitraire) d'une horloge de référence.
Toutefois, on observe qu'il existe des horloges différentes presque synchronisées, et ce même à des échelles très différentes : il est alors possible de considérer qu'une horloge facile à construire est représentative de l'horloge de référence, ou d'une autre horloge utile (autrement dit : on peut se servir d'une montre suffisamment bien calée sur le temps de l'horloge atomique de référence pour prévoir le moment du lever du soleil, horloge terrestre).
Ceci est d'une importance primordiale en cosmologie, puisque selon les théories en vigueur l'évolution de l'univers se traduit par l'apparition progressive de nouvelles horloges, dont celles dont nous nous servons, et la disparition des horloges pertinentes dans les temps précédents, ce qui pose la question de l'extrapolation de nos horloges actuelles aux temps où elles n'existaient pas.
Catégorie:horlogerie Catégorie:Meuble Catégorie:Objet d'art
ja:時計
ProcesseurLe processeur, (ou en anglais, CPU, sigle de Central Processing Unit pour « Unité centrale [de traitement] ») est le composant essentiel d'un ordinateur, où sont effectués les principaux calculs. Sa cadence (fréquence d'exécution des micro-instructions) est exprimée en Hertz (Hz).
Il ne s’agit pas nécessairement d’un circuit isolé, même si les progrès techniques depuis les premiers emplois du terme le permettent aujourd’hui. Dans ce cas, on a maintenant tendance à préférer le terme de microprocesseur.
Néanmoins, la distinction entre Central Processing Unit, CPU, processeur et microprocesseur est souvent abandonnée au profit d’une banalisation de ces termes.
En ce qui concerne les ordinateurs de type compatibles IBM PC actuels, les deux principales sociétés qui conçoivent les processeurs sont Intel et AMD (processeurs compatibles Intel). Cyrix arrêta de produire des processeurs en 1998. Un nouveau venu, VIA, propose des processeurs basse consommation.
Après avoir été de farouches adversaires dans les années 1980, Apple et IBM s'associeront au début des années 1990 à Motorola afin de produire les processeurs PowerPC, basés sur l'architecture Power d'IBM. Apple utilisera alternativement des processeurs Motorola ou IBM dans ses machines jusqu'à la dernière évolution à l'heure actuelle : le PowerPC 970. En 2004, Motorola se séparera de sa division semi-conducteur et en fera une entreprise indépendante nommée Freescale. A partir de 2006, Apple utilisera des processeurs Intel, sans que l'on sache si les futurs ordinateurs d'Apple partageront une architecture matérielle commune avec les compatibles IBM PC.
Beaucoup de calculatrices graphiques (TI-89...) et de téléphones portables (toutes marques confondues) sont basés sur des processeurs de la famille m68k.
Principe de fonctionnement
Le CPU est l’unité de traitement de données principale d’un ordinateur, ce qui veut dire qu’il va exécuter les programmes, ce qui peut inclure de déléguer une partie du traitement à d’autres processeurs périphériques. En plus de sa capacité de traitement, il a donc également une fonction de contrôle et de coordination de l’action de l’ensemble des composants d’un ordinateur. Un programme est un ensemble d’instruction situé dans la mémoire centrale de l’ordinateur, que le processeur va lire puis exécuter séquentiellement, à moins d’un saut dans le programme. Le temps d’exécution propre à chaque instruction, est exprimé en cycles de l’horloge interne qui cadence l’activité du processeur.
Structure
Les parties essentielles d’un processeur sont :
- L’Unité Arithmétique et Logique (UAL, en anglais Aritmetic and Logical Unit - ALU), qui prend en charge les calculs arithmétiques élémentaires et les tests.
- L'Unité de Contrôle.
- Les registres, qui sont des mémoires de petite taille (quelques octets), suffisamment rapides pour que l'UAL puisse manipuler leur contenu à chaque cycle de l’horloge. Un certains nombre de registres sont communs à la plupart des processeurs :
- Compteur d’instructions : Ce registre contient l’adresse mémoire de l’instruction en cours d’exécution.
- Accumulateur : Ce registre est utilisé pour stocker les données en cours de traitement par l’UAL.
- Registre d’adresses : Il contient toujours l’adresse de la prochaine information à lire par l’UAL, soit la suite de l’instruction en cours, soit la prochaine instruction.
- Registre d’instructions : Il contient l’instruction en cours de traitement.
- Registre d’état : Il sert à stocker le contexte du processeur, ce qui veut dire que les différents bits de ce registre sont des drapeaux (flags) servant à stocker des informations concernant le résultat de la dernière instruction exécutée.
- Pointeurs de pile : Ce type de registre, dont le nombre varie en fonction du type de processeur, contient l’adresse du sommet de la pile (ou des piles).
- Registres généraux : Ces registres sont disponibles pour les calculs.
- Le séquenceur, qui permet de synchroniser les différents éléments du processeur. En particulier, il initialise les registres lors du démarrage de la machine et il gère les interruptions.
- L’horloge qui synchronise toutes les actions de l’unité centrale. Elle est présente dans les processeurs synchrones, et absente des processeurs asynchrones et des processeurs autosynchrones
- L'unité d’entrée-sortie, qui prend en charge la communication avec la mémoire de l’ordinateur ou la transmission des ordres destinés à piloter ses processeurs spécialisés, permettant au processeur d’accéder aux périphériques de l’ordinateur.
Les processeurs actuels intègrent également des éléments plus complexes :
- Plusieurs UAL, ce qui permet de traiter plusieurs instructions en même temps. L'architecture superscalaire, en particulier, permet de disposer des UAL en parallèle, chaque UAL pouvant exécuter une instruction indépendamment de l'autre.
- L'architecture superpipeline permet de découper temporellement les traitements à effectuer. C’est une technique qui vient du monde des supercalculateurs.
- Une unité de prédiction de saut, qui permet au processeur d’anticiper un saut dans le déroulement d’un programme, permettant d’éviter d’attendre la valeur définitive d’adresse du saut. Cela permet de mieux remplir le pipeline.
- Une unité de calcul en virgule flottante (en anglais Floating Point Unit - FPU), qui permet d’accélérer les calculs sur des nombres réels codés en virgule flottante.
- La mémoire cache, qui permet d’accélérer les traitements, en diminuant les accès à la RAM. Ces mémoires tampons sont en effet beaucoup plus rapides que la RAM et ralentissent moins la CPU. Le cache instructions reçoit les prochaines instructions à exécuter, le cache données manipule les données. Parfois, un autre cache unifié est utilisé. Dans les microprocesseurs évolués, des unités spéciales du processeur sont dévolues à la recherche, par des moyens statistiques et/ou prédictifs, des prochains accès en mémoire centrale.
Langage
Les instructions (parfois décomposées en micro instructions) données au processeur sont exprimées en binaire (code machine).
Elles sont généralement stockées dans la mémoire. Elles sont lues et l’UAL les interprète.
L’ensemble de ces instructions constitue un programme.
Le langage le plus proche du code machine tout en restant lisible par des humains est le langage d’assemblage, aussi appelé langage assembleur (forme francisée du mot anglais « assembler »). Toutefois, l’informatique a développé toute une série de langages, dits de haut niveau (comme le Basic, Pascal, C, C++, Fortran, etc), destinés à simplifier l’écriture des programmes.
Caractéristiques
Un processeur possède trois type de bus:
- Un bus de données, définit la taille des données manipulable (indépendamment de la taille des registres internes)
- Un bus d'adresse définit le nombre case mémoire accessibles
- Un bus de commande définit la gestion du processeur IRQ, RESET etc..
Un processeur est caractérisé par sa capacité d'adressage. C'est le nombre de cases mémoire auxquelles il peut accéder 2 puissance n. Ainsi, un processeur est dit 8 bits ou 16 bits
ou plus suivant la dimension du bus (groupe de fils) d'adresse qu'il possède.
De plus le processeur est caratérisé par la cadence de son horloge exprimée en MHz (mega hertz) ou GHz (giga hertz), la taille de ses registres (8, 16, 32, 64, 128 bits), son jeu d'instructions (ISA en anglais, Instructions Set Architecture) dépendant de la famille (CISC, RISC, etc), sa finesse de gravure exprimée en nm (nanomètres) et sa microarchitecture interne.
Mais ce qui caractérise principalement un processeur est la famille à laquelle, il appartient :
- CISC (Complex Instruction Set Computer : choix d'instructions aussi proches que possible d'un langage de haut niveau).
- RISC ( Reduce Instruction Set Computer : choix d'instructions plus simples et d'une structure permettant une exécution très rapide).
- VLIW (Very Long Instruction Word)
- DSP (Digital Signal Processor). Même si la dernière famille (DSP) est relativement spécifique. En effet un processeur est un composant programmable est donc a priori capable de réaliser tout type de programme. Toutefois dans un soucis d'optimisation des processeurs spécialisés sont concus et adaptés a certains types de calculs (3D, son, ...). Les DSP sont des processeurs orientés pour les calculs liés aux traitement du signal. Par exemple, il n'est pas rare de voir implémenter des Transformées de Fourier dans un DSP.
Multiprocesseur
Les architectures multiprocesseurs permettent à une machine d’utiliser de façon concurrente, plusieurs processeurs qui fonctionnent en parallèle. On peut ainsi partager les tâches et obtenir une puissance de calcul plus importante qu’avec un seul processeur. Il existe deux types d’architecture multi-processeurs :
- l’architecture symétrique, en anglais Symmetric multiprocessing (SMP), qui utilise plusieurs processeurs identiques afin d’augmenter la puissance de calcul brute de la machine ;
- l’architecture asymétrique, en anglais Asymmetric multiprocessing (AMP), qui adjoint au processeur central des processeurs souvent spécialisés, tels qu’on en trouve dans tous les ordinateurs modernes, par exemple pour contrôler les périphériques ou traiter des images ou des sons.
- l’architecture symétrique.
Voir l’article détaillé : Multiprocesseur
Voir également : Processeur double cœur
Voir aussi
Liens internes
- Microprocesseur
- Microcontrôleur
- Pipeline (informatique)
- Processeur vectoriel
- Processeur superscalaire
- Processeur synchrone
- Processeur asynchrone
- Processeur autosynchrone
Catégorie:Matériel informatique
ko:중앙처리장치
ms:Unit Pemproses Pusat
ja:CPU
th:หน่วยประมวลผลกลาง
DonnéeCatégorie:Informatique
Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc. Elle est conservée et classée sous forme numérique, alphabétique, d'image, de son, etc.
Dans les grands services informatiques, les données doivent êtres répertoriées et organisées de façon à ce qu'elles soient aisément trouvées et manipulées par tous les utilisateurs potentiels et par la communauté de développeurs. Très souvent, il existe une ou plusieurs personnes chargée(s) d'organiser les données du système d'information de l'entreprise : ce sont les Administrateurs De Données (ADD)
Instruction
Une instruction est une forme d'information communiquée qui est à la fois une commande et une explication pour décrire l'action, le comportement, la méthode ou la tâche qui devra commencer, se terminer, être conduit, ou exécuté.
Education
L'instruction obligatoire, terme employé par Jules Ferry, dans sa loi célèbre de 1882, désigne tout à la fois :
- le contenu des savoirs élémentaires
- le fait d'enseigner
- le fait de se soumettre à cet enseignement.
Elle peut être dispensée dans les établissements publics ou privés ou par les parents (voir école à la maison).
Informatique
En Informatique, une instruction se réfère typiquement à une opération simple d'un processeur dans une architecture d'ordinateur.
Dans le sens juridique
Dans le contexte de la loi française (ou les systèmes de poursuites inspirés du système français), l'instruction est l'étape d'une enquête criminelle qui précède le jugement et qui est menée par un juge, le juge d'instruction.
Musique
Instruction est le nom d'un groupe rock de New York auquel participent les membres de Errortype: 11, Quicksand, Saetia and Garrison.
Category:Information
Category:Communication
Category:Informatique
Category:procédure criminelle
Category:groupe musical américain
Horloge
]
Une horloge est un système de mesure du temps.
En l'absence de référence absolue (impossible aussi bien théoriquement que pratiquement), on construit une horloge en observant un système physique doté d'un nombre fini (et supérieur ou égal à deux) d'états, dont l'un est considéré comme l'origine. On mesure le temps en comptant le nombre de passages à cette origine, en considérant conventionnellement qu'entre deux passages, la durée écoulée est fixe.
Il existe des horloges à toutes les échelles de l'univers, de la plus petite à la plus grande, par exemple :
- horloges atomiques,
- horloges cristallographiques (à quartz),
- horloges de processeur,
- horloges mécaniques,
- les horloges fixes (pendule)
- les horloges portatives (montres)
- horloges météorologiques (mousson),
- horloges cosmiques : horloge lunaire (lunaison), horloges terrestres (rotation diurne et révolution annuelle autour du soleil),
- horloges chimiques et notamment horloges biologiques (pulsation cardiaque, battement de cils, respiration, sommeil, menstruations, etc.),
Les horloges utilisent en général les oscillations d'un système à sa fréquence propre. La stabilité de cette fréquence propre et l'entretien de ses oscillations sont fondamentales.
fréquence propre
L'absence de temps absolu légitime l'usage d'horloges différentes selon le domaine. Cette absence rend également nécessaire le choix (purement arbitraire) d'une horloge de référence.
Toutefois, on observe qu'il existe des horloges différentes presque synchronisées, et ce même à des échelles très différentes : il est alors possible de considérer qu'une horloge facile à construire est représentative de l'horloge de référence, ou d'une autre horloge utile (autrement dit : on peut se servir d'une montre suffisamment bien calée sur le temps de l'horloge atomique de référence pour prévoir le moment du lever du soleil, horloge terrestre).
Ceci est d'une importance primordiale en cosmologie, puisque selon les théories en vigueur l'évolution de l'univers se traduit par l'apparition progressive de nouvelles horloges, dont celles dont nous nous servons, et la disparition des horloges pertinentes dans les temps précédents, ce qui pose la question de l'extrapolation de nos horloges actuelles aux temps où elles n'existaient pas.
Catégorie:horlogerie Catégorie:Meuble Catégorie:Objet d'art
ja:時計
ProcesseurLe processeur, (ou en anglais, CPU, sigle de Central Processing Unit pour « Unité centrale [de traitement] ») est le composant essentiel d'un ordinateur, où sont effectués les principaux calculs. Sa cadence (fréquence d'exécution des micro-instructions) est exprimée en Hertz (Hz).
Il ne s’agit pas nécessairement d’un circuit isolé, même si les progrès techniques depuis les premiers emplois du terme le permettent aujourd’hui. Dans ce cas, on a maintenant tendance à préférer le terme de microprocesseur.
Néanmoins, la distinction entre Central Processing Unit, CPU, processeur et microprocesseur est souvent abandonnée au profit d’une banalisation de ces termes.
En ce qui concerne les ordinateurs de type compatibles IBM PC actuels, les deux principales sociétés qui conçoivent les processeurs sont Intel et AMD (processeurs compatibles Intel). Cyrix arrêta de produire des processeurs en 1998. Un nouveau venu, VIA, propose des processeurs basse consommation.
Après avoir été de farouches adversaires dans les années 1980, Apple et IBM s'associeront au début des années 1990 à Motorola afin de produire les processeurs PowerPC, basés sur l'architecture Power d'IBM. Apple utilisera alternativement des processeurs Motorola ou IBM dans ses machines jusqu'à la dernière évolution à l'heure actuelle : le PowerPC 970. En 2004, Motorola se séparera de sa division semi-conducteur et en fera une entreprise indépendante nommée Freescale. A partir de 2006, Apple utilisera des processeurs Intel, sans que l'on sache si les futurs ordinateurs d'Apple partageront une architecture matérielle commune avec les compatibles IBM PC.
Beaucoup de calculatrices graphiques (TI-89...) et de téléphones portables (toutes marques confondues) sont basés sur des processeurs de la famille m68k.
Principe de fonctionnement
Le CPU est l’unité de traitement de données principale d’un ordinateur, ce qui veut dire qu’il va exécuter les programmes, ce qui peut inclure de déléguer une partie du traitement à d’autres processeurs périphériques. En plus de sa capacité de traitement, il a donc également une fonction de contrôle et de coordination de l’action de l’ensemble des composants d’un ordinateur. Un programme est un ensemble d’instruction situé dans la mémoire centrale de l’ordinateur, que le processeur va lire puis exécuter séquentiellement, à moins d’un saut dans le programme. Le temps d’exécution propre à chaque instruction, est exprimé en cycles de l’horloge interne qui cadence l’activité du processeur.
Structure
Les parties essentielles d’un processeur sont :
- L’Unité Arithmétique et Logique (UAL, en anglais Aritmetic and Logical Unit - ALU), qui prend en charge les calculs arithmétiques élémentaires et les tests.
- L'Unité de Contrôle.
- Les registres, qui sont des mémoires de petite taille (quelques octets), suffisamment rapides pour que l'UAL puisse manipuler leur contenu à chaque cycle de l’horloge. Un certains nombre de registres sont communs à la plupart des processeurs :
- Compteur d’instructions : Ce registre contient l’adresse mémoire de l’instruction en cours d’exécution.
- Accumulateur : Ce registre est utilisé pour stocker les données en cours de traitement par l’UAL.
- Registre d’adresses : Il contient toujours l’adresse de la prochaine information à lire par l’UAL, soit la suite de l’instruction en cours, soit la prochaine instruction.
- Registre d’instructions : Il contient l’instruction en cours de traitement.
- Registre d’état : Il sert à stocker le contexte du processeur, ce qui veut dire que les différents bits de ce registre sont des drapeaux (flags) servant à stocker des informations concernant le résultat de la dernière instruction exécutée.
- Pointeurs de pile : Ce type de registre, dont le nombre varie en fonction du type de processeur, contient l’adresse du sommet de la pile (ou des piles).
- Registres généraux : Ces registres sont disponibles pour les calculs.
- Le séquenceur, qui permet de synchroniser les différents éléments du processeur. En particulier, il initialise les registres lors du démarrage de la machine et il gère les interruptions.
- L’horloge qui synchronise toutes les actions de l’unité centrale. Elle est présente dans les processeurs synchrones, et absente des processeurs asynchrones et des processeurs autosynchrones
- L'unité d’entrée-sortie, qui prend en charge la communication avec la mémoire de l’ordinateur ou la transmission des ordres destinés à piloter ses processeurs spécialisés, permettant au processeur d’accéder aux périphériques de l’ordinateur.
Les processeurs actuels intègrent également des éléments plus complexes :
- Plusieurs UAL, ce qui permet de traiter plusieurs instructions en même temps. L'architecture superscalaire, en particulier, permet de disposer des UAL en parallèle, chaque UAL pouvant exécuter une instruction indépendamment de l'autre.
- L'architecture superpipeline permet de découper temporellement les traitements à effectuer. C’est une technique qui vient du monde des supercalculateurs.
- Une unité de prédiction de saut, qui permet au processeur d’anticiper un saut dans le déroulement d’un programme, permettant d’éviter d’attendre la valeur définitive d’adresse du saut. Cela permet de mieux remplir le pipeline.
- Une unité de calcul en virgule flottante (en anglais Floating Point Unit - FPU), qui permet d’accélérer les calculs sur des nombres réels codés en virgule flottante.
- La mémoire cache, qui permet d’accélérer les traitements, en diminuant les accès à la RAM. Ces mémoires tampons sont en effet beaucoup plus rapides que la RAM et ralentissent moins la CPU. Le cache instructions reçoit les prochaines instructions à exécuter, le cache données manipule les données. Parfois, un autre cache unifié est utilisé. Dans les microprocesseurs évolués, des unités spéciales du processeur sont dévolues à la recherche, par des moyens statistiques et/ou prédictifs, des prochains accès en mémoire centrale.
Langage
Les instructions (parfois décomposées en micro instructions) données au processeur sont exprimées en binaire (code machine).
Elles sont généralement stockées dans la mémoire. Elles sont lues et l’UAL les interprète.
L’ensemble de ces instructions constitue un programme.
Le langage le plus proche du code machine tout en restant lisible par des humains est le langage d’assemblage, aussi appelé langage assembleur (forme francisée du mot anglais « assembler »). Toutefois, l’informatique a développé toute une série de langages, dits de haut niveau (comme le Basic, Pascal, C, C++, Fortran, etc), destinés à simplifier l’écriture des programmes.
Caractéristiques
Un processeur possède trois type de bus:
- Un bus de données, définit la taille des données manipulable (indépendamment de la taille des registres internes)
- Un bus d'adresse définit le nombre case mémoire accessibles
- Un bus de commande définit la gestion du processeur IRQ, RESET etc..
Un processeur est caractérisé par sa capacité d'adressage. C'est le nombre de cases mémoire auxquelles il peut accéder 2 puissance n. Ainsi, un processeur est dit 8 bits ou 16 bits
ou plus suivant la dimension du bus (groupe de fils) d'adresse qu'il possède.
De plus le processeur est caratérisé par la cadence de son horloge exprimée en MHz (mega hertz) ou GHz (giga hertz), la taille de ses registres (8, 16, 32, 64, 128 bits), son jeu d'instructions (ISA en anglais, Instructions Set Architecture) dépendant de la famille (CISC, RISC, etc), sa finesse de gravure exprimée en nm (nanomètres) et sa microarchitecture interne.
Mais ce qui caractérise principalement un processeur est la famille à laquelle, il appartient :
- CISC (Complex Instruction Set Computer : choix d'instructions aussi proches que possible d'un langage de haut niveau).
- RISC ( Reduce Instruction Set Computer : choix d'instructions plus simples et d'une structure permettant une exécution très rapide).
- VLIW (Very Long Instruction Word)
- DSP (Digital Signal Processor). Même si la dernière famille (DSP) est relativement spécifique. En effet un processeur est un composant programmable est donc a priori capable de réaliser tout type de programme. Toutefois dans un soucis d'optimisation des processeurs spécialisés sont concus et adaptés a certains types de calculs (3D, son, ...). Les DSP sont des processeurs orientés pour les calculs liés aux traitement du signal. Par exemple, il n'est pas rare de voir implémenter des Transformées de Fourier dans un DSP.
Multiprocesseur
Les architectures multiprocesseurs permettent à une machine d’utiliser de façon concurrente, plusieurs processeurs qui fonctionnent en parallèle. On peut ainsi partager les tâches et obtenir une puissance de calcul plus importante qu’avec un seul processeur. Il existe deux types d’architecture multi-processeurs :
- l’architecture symétrique, en anglais Symmetric multiprocessing (SMP), qui utilise plusieurs processeurs identiques afin d’augmenter la puissance de calcul brute de la machine ;
- l’architecture asymétrique, en anglais Asymmetric multiprocessing (AMP), qui adjoint au processeur central des processeurs souvent spécialisés, tels qu’on en trouve dans tous les ordinateurs modernes, par exemple pour contrôler les périphériques ou traiter des images ou des sons.
- l’architecture symétrique.
Voir l’article détaillé : Multiprocesseur
Voir également : Processeur double cœur
Voir aussi
Liens internes
- Microprocesseur
- Microcontrôleur
- Pipeline (informatique)
- Processeur vectoriel
- Processeur superscalaire
- Processeur synchrone
- Processeur asynchrone
- Processeur autosynchrone
Catégorie:Matériel informatique
ko:중앙처리장치
ms:Unit Pemproses Pusat
ja:CPU
th:หน่วยประมวลผลกลาง
Sonde
- Une sonde est un objet destiné à sonder (explorer) :
- En médecine, une sonde est un long flexible enrobé de plastique utilisé pour pénétrer le corps d'un patient soit en vue dl'exploration soit pour transporter des fluides.
- Une sonde est également une longue tige très fine qui permet de repérer les skieurs emportés par une avalanche.
- Sonde spatiale
- Géographie : îles de la Sonde
- En cartographie une sonde est une indication de la profondeur d'un plan d'eau en un lieu donné.
ja:探針
Catégorie:MicroprocesseurCatégorie:Matériel informatique
Voir aussi : CPU
ja:Category:マイクロプロセッサ
Category:Towns in SaxonyCategory:Saxony
Saxony
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