PLAN

 

INTRODUCTION  SUR  L’ORDINATEUR   (historique)

 

             I.       QU’EST QU’UN MICROPROCESSEUR ?

1 .évolution des microprocesseur (les générations de microprocesseur)

2. fonction (rôle) et place  des microprocesseurs dans l’ordinateur

 

          II.      COMPOSITION D’UN MICROPROCESSEUR

       III.       COMMENT FONCTIONNE UN MICROPROCESSEUR

        IV.      QUEL MICROPROCESSEUR POUR LE FUTUR ?

            CONCLUSION

Introduction sur l’ordinateur (historique)

 

L’histoire nous provient du fait que l’homme par nature paresseux a toujours  cherché à améliorer sa façon de  calculer, afin de limiter ses erreurs et pour économiser de son temps.

      A l’origine : le Boulier ,il est aussi appelé « abaque » inventé à l’an 700 et est toujours utilisé  dans certains pays  puis le logarithme par  l’écossais JOHN NEPER (1550-1617) qui démontre que la multiplication et la division se ramènent  une série  d’addition et en 1620 l’utilisation de la réglé de calcul.

     Les premières machines à calculer :

·        1623, WILLIAM SCHICKARD invente la première à calculer mécanique

·        1642 BLAISE PASCAL crée  l’arithmétique ( pascaline)pour l’addition et la soustraction

·        1673, GOTTFRIED WILHELM VON LEIBNIG  ajoute à Pascaline  multiplication et division

·        1834,CHARLES BABLAGE invente la machine à différence qui permet d’évaluer des fonctions.

·        C’est en 1820 qu’on a les machines à quatre fonctions : addition, soustraction, division et multiplication

·        1885, elles sont agrémentées de clavier pour saisir  des données  avec des moteurs électriques.

Ordinateurs Programmables

·        En 1938, Konrad Zuse invente’ un ordinateur qui fonctionne grâce à des relais électromécaniques : le Z3

·        En 1937 Howard Aiken met au point  un ordinateur  de 17m de long et 2,5m de hauteur : c’est le MARK 1 d’IBM ; il est constitué de 3300 engrenages, 1400 commutateurs reliés par 80km de fil électrique.

·        En 1947, le MARK 2 voit le jour, ces engrenages  sont remplacés par des composants électroniques

Les Ordinateurs à lampes

• En 1942 l’ ABC (Atanasoff-Berry-computer) du nom de ces concepteurs voit le jour.
• En1943, le premier ordinateur ne comportant plus  de pièces  mécaniques est créé grâce à J. Manchly et J. presper Ecker.
• L’ ENIAC (electronic numeral intelgator and computer) composé de18000 lampes à vides  et occupe une place de 1500m². il fut utilisé pour des calculs ayants servis à mettre au point  la bombe H. son principal inconvénient étant sa programmation. Il était  en effet uniquement programmable manuellement avec des commutateurs ou des câbles à enficher.
• En 1946 mise au point de l’ EDVAC (electronic discrete variable computer) permettant de stocker des programmes  en mémoire ,1024 mots  en moire centrale et 2000mots en mémoires magnétiques.

On note aussi  l’avènement des micro-ordinateurs avec  l’apparition des microprocesseurs.

                               I.      Qu’est ce qu’un microprocesseur ?

 

Un microprocesseur est un composants  électronique  miniscule fabriqué le plus souvent  en Silicium, qui regroupe  un certain nombre de transistors, élémentaire interconnectés. L e MP exécute  les fonctions  d’unité centrale  d’ordinateurs (CPU) et d’exécuter des instructions envoyées par un programme.

-         comment fabrique t-on le MP ?

La matière de base  pour fabriquer un MP est un semi –conducteur  appelé silicium extrait de sable, il est purifié  et mis  sous forme de galette appelée Wafer de très fine épaisseur. A partir  de cette galette de silicium, on réalise une photolitographe.

On sensibilise  le silicium à la lumière  grâce à une pellicule « photon résistive ».

Les circuits électroniques sont ensuite dessinés et marqués sur le  silicium par une source lumineuse.

On trempe l’ensemble dans un bain révélateur pour faire  apparaître les circuits électroniques.

On répète l’opération autant de fois  que  le nombre  de couche  du processeur.

Enfin il est recouvert d’une protection céramique  ou plastique. Les MP sont ensuite testés un par un  et classés  en fonction de leur aptitude à supporter une certaine fréquence du fonctionnement. C’est ainsi  qu’on leur attribut une fréquence.

1-    Evolution des Microprocesseurs (les générations  de MP)

 

v     En 1948 le transistor  est créé, il permet  dans les années 60 de rendre  les ordinateurs  moins encombrants, moins  gourmands en énergie  donc moins coûteux. (JOHN  BRADEEN- WALTER  BRATTAIN-WILLIAM SHOKLEY).

v     En 1958, le circuit intégré réduit la taille  et le coût de  l’ordinateur en intégrant sur un même circuit plusieurs  transistors sans fils.

v     En1960 IBM 7000 est le premier ordinateur à base de transistor

v     En 1964 IBM 360 fait son apparition avec  DECPDP-8

v      En 1971 apparaît le premier ordinateur  avec le Kenback1 avec une mémoire de256 octets. Dans cette même année  un ingénieur  américain du nom de  Ted Hof invente  à Santa Clara dans le Stilicon  Valley pour le compte Intel le Microprocesseur. Ce dernier s’appelle  le 4004 contenant des circuits électroniques intégrés imprimés sur une seule  pastille de silicium communément appelé » puce électronique » (4 bits simultanés)

v     En 1972 le MP 8008 traitant  8 bits

En 1973 le MP 8080 garnit les premiers  ordinateurs : le Miracle  et le Altair 8800 avec  256 octets. En fin 73 Intel  commercialise des MP 10 fois plus rapides que le 8080 et comportant 64ko  de mémoire.

 

v     En 1976 Wozniak et Jobs (steves) créent le Apple 1 possédant  un clavier, un MP à 1MHZ, 4 ko de RAM et 1 ko de mémoire  vide.

v     En 1981 IBM, commercialise le  premier  PC composé d’un MP 8088 cadencé à 4,77mhz.

 

  TABLEAU RECAPITULATIFS DES GENERATIONS DE MP

 

Année	microprocesseur	fréquence	Nombres de transistors
1982	80286	Entre 8et 12 Mhz	1340000
1985	80386 DX	16 et 33mhz	275000
1989	80386SX	16 et 20 Mhz	275000
1989	80486 DX	25 et 100 Mhz	1200000
1991	80486 SX	16 et 33 Mhz	1185000
1993	penthium	60 et 200 Mhz	3100000
1997	Pentium 2	233 et 300	7500000
1998	Penthium2	333 et 450	7500000
2000	Pentium 3	500 et 1300	Très vaste
Fin 2001-2002	Pentium 4	1400 et plus	Très vaste

 

 

DX est toujours plus élevé que SX

 

2-    Fonction  (rôle) et place du MP dans l’ordinateur

 

 Le MP est le cerveau de l’ordinateur. il permet  de manipuler  les informations  numériques  c'est-à-dire  des informations codées  sous formes  binaire  et d’exécuter  les  instructions  stockées  en mémoire . c’est le composant  le plus important  du Pc, il donne  son nom  à la machine , il assure les fonctions de traitement  à l’information  d’enchaînement des tâches , le CPU se caractérisent par sa génération et sa vitesse  d’exécution exprimée en MHZ 1 millions d’instructions par seconde. Il se  compose  en majorité  de transistors. On distingue 2 principaux  fabricants de CPU : INTEL et AMD.

 Le tout premier  CPU a été  mis au point par  Virgen  et l’américain  Ted Hof  en 71, il s’agit  du 4004 qui contenait 2300 transistors et effectuait60000 opérations  par seconde. Cela donne  une idée  de la vitesse à la quelle  le cpu effectue les traitements. Cette vitesse est mesurée en Mhz c'est-à-dire  1 million de  cycles par  seconde. La performance du cpu s’explique aussi par le fait qu’il  ne garde pas l’information après le traitement, le résultat est destiné à d’autres  composants (disques- affichage- impression).

 

 

TABLEAU RECAPITULATIF DES SUPPORTS DU CPU

 

Soc ket/ solt	fréquence	Nombre de contact	format
Soc ket 4	60 à 66mhz	273
Socket5	75 et plus	320	A T
Soc ket 7	80 à 200 Mhz	321	AT
Soc ket 8	150 à 200mhz	387	A T
Slot 1	450 à 550 Mhz	242	A T X
Soc ket 370			A T X

 

 

                             II.      Composition d’un Microprocesseur

 

Un  MP est constitué  de portes  logiques, ces portes  logiques  sont  composées de transistors  qui fonctionnent  comme des interrupteurs. On trouve  deux sortes  de portes   de bases : les MOS et les CMOS. C’est à partir  de celles –ci  que sont fabriqués les fonctions logiques comme  OR, AND, AND XOR, NOR, NAND. Ces fonctions de bases vont constituer le circuit   interne du MP  c'est-à-dire  que l’on peut  former  toutes les autres fonctions  comme l’addition, la soustraction.

Un MP peut être divisé en quatre grandes parties :

Ø      s registres : petites mémoires linéaires accès parallèle dont  la  capacité   peut varier d’un à plusieurs  octets. Les registres  sont constitués  d’accumulateurs qui stockent  le résultat de l’instruction, des compteurs ordinaux qui permettent  de retrouver l’adresse  de l’information dans la mémoire. Les registres  d’instructions  qui enregistrent le code  de l’information qui vient d’être lu dans la mémoire  et ramené d            ans le MP.

Ø      Le décodeur : sert à animer les circuits  électriques  nécessaire à l’exécution

Ø       Le séquenceur : met en place  chaque section du MP en service à tour de rôle

Ø       L’UAL nous permet de faire des opérations arithmétiques et logiques. on peut aussi y insérer des circuits d’horloge à quartz.

 

                                          III.      Comment fonctionne  un Microprocesseur ?

 

-fonctionnement interne

C’est un composant électronique complexe composé de millions de transistors. Il gère  les données  et les commandes à exécuter  de nos p.c. pour cela  Il reçoit et renvoie  ces données  et les commandes par du courant électrique. Les données et les commandes  qui sont exécutées par les processeurs  sont codées en langage binaire. Le langage binaire est composé de 0 et de 1, ces o et 1 sont appelés des bits. L’horloge interne (ou la fréquence) d’un  MP  fait vibrer un quartz. Son  unité  de mesure  est le hertz. Un MP dit cadencé à une fréquence  de500Mhz signifie  donc  que le quartz produit 500 millions  d’impulsions par seconde. L’intervalle  de temps  entre  chaque impulsion est appelé période. Pendant chaque impulsion la naissance ou non d’un courant  électrique n permet au processeur  de déterminer la valeur d’un bit : signifie que le courant ne passe pas et 1 que le courant passe. Ainsi au bout de x période, le processeur crée un code composé d’une suite  de x bits (suite o et 1).

Remarque : la période (en seconde) étant  l’inverse  de la fréquence en Hz il en résulte que cette période  varie en fonction de la grandeur de la fréquence du processeur.

-         Fonctionnement externe

Il utilise un bus cadencé à une fréquence dite externe comprise  actuellement entre 66 et 200Mhz, en fonction du MP. Le bus  permet  à celui-ci de communiquer avec les autres  composants du PC. Mais y a-t-il un rapport  entre la fréquence externe et la fréquence interne ?

Et bien oui car c’est grâce à  partir  de la fréquence externe et d’un coefficient  multiplicateur (nombre  compris généralement entre 3et 8 augmentant par palier de 0,5) qu’est déterminer la fréquence interne.

Par exemple ; pour obtenir 500mhz avec un processeur utilisant un bus de 100mhz, il est nécessaire d’avoir le coefficient  multiplicateur 5  (5 *100mhz= 500mhz).

Pour obtenir 600mhz avec un bus 133mhz, il faut un coef de 4,5 on a  4,5*133=600mhz.

 

                                     IV.      Quel microprocesseur pour le futur ?

D’autant plus que  l’homme est de plus en plus   apte dans le jargon scientifique, avec cette nouvelle technologie à nourrir sa curiosité intellectuelle, nous permet de dire sans risque de nous tromper de faire des approximations de perspectives dans l’avenir du futur MP. C’est ainsi qu’on trouvé par exemple

• le Cell qui une création de Sony corporation, Sony computer entertainment et de Toshiba sera un 64 bits multicore et multi thread. Il pourra gérer plusieurs systèmes d’exploitation simultanément. Il devrait également être accompagnés de fonctionnalités liées à la sécurité  et il bénéficiera d’une finesse de gravure en90nm avec la technologie SOI (silicone on insulator)
• l’athlon64 fer de lance  d’ AMD

Après  l’athlon xp le nom de son successeur est connu : athlon 64. Il sera  le premier et pour l’instant  l’unique MP 64 bits  destinés au PC  de bureau et aux portables. Il assurera également la compatibilité avec les logiciels 32 bits.

• le montecito : c’est le futur MP 64 bits d’Intel. Il était prévu pour 2004 mais Intel a repoussé la date en 2005. il sera gravé en 0,09micronet il contiendra 2 coures à 64 bits. Avant  cela un autre MP a vu le jour en2004 et est doté de 9 MO de cache : le Madison 9M.
• les processeurs qui portaient le nom de code C57j Esther deviennent C7 et C7 M pour la version mobile. Il est destiné au PC desk top basse consommation  et aux systèmes électroniques personnels tels que les PVR (enregistreur vidéo personnel).

CONCLUSION

Malgré  le développement qu’elle connaît aujourd’hui, la micro-informatique est récente par rapport au autres.

L’informatique  que nous connaissons  de nos jours est le résultat  d’un long processus de transformation qui a abouti à une  configuration plus petite et plus puissante.

L’ordinateur est né des évolutions successives de machine à calculer et  des machines électroniques qu’utilisées les physiciens dans les années  40.

 De ce faite  parler d’ordinateur  suscite  le besoin de parler  de l’unité centrale, cette dernière avec ses principales composantes  telles que  le microprocesseur qui le composant  le plus important  du PC, il donne son nom à la machine . il assure les fonctions de  traitement à l’information et d’enchaînement  des taches . il se caractérise par sa vitesse  d’ exécution exprimée en Mhz  1 millions  d’instructions par seconde et  par sa génération. il se compose en majorité de transistors. On distingue  deux principaux fabricants de CPU : INTEL et AMD.

 Sa performance s’explique aussi par  le fait qu’il  ne garde  pas l’information après le traitement , le résultat est destiné a d’autres composants ( disques affichage, impression).

Néanmoins ce long  cheminement  de génération de processeur, on peut noter que le tout dernier penthium avec un CPU de fréquence qui varie entre 1400 et plus de Mhz avec un  nombre très vaste de transistors à croire avec les découvertes on en aura toujours des processeurs plus puissants.