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Microprocesseur

     

Le microprocesseur est le cÅ“ur des micro-ordinateurs. A strictement parler, il s'agit d'un processeur ou Central processing unit qui a été réduit en taille suffisament pour tenir sur un seul circuit intégré ou puce. Un processeur plus traditionnel (pour ne pas dire ancien) peut - lui - aller jusqu'à  tenir sur plusieurs cartes.

Comme tous les processeurs, il prend en charge l'exécution des instructions contenues dans les programmes informatiques écrits avec des langages de programmation allant de l'assembleur à  des langages abstraits traduits soit par des compilateurs soit par des interpréteurs.

Néanmoins, la distinction entre Central Processing Unit, CPU, processeur et microprocesseur est souvent abandonnée au profit d'une banalisation de ces termes.

Sommaire
1 Histoire
2 Familles de microprocesseurs
3 Fonctionnement
4 Organisation parallèle
5 Fabrication des microprocesseurs
6 Voir aussi

Histoire

Le microprocesseur a été inventé par Marcian Ted Hoff en 1971, alors que celui-ci était ingénieur chez Intel. à€ l'époque, ni la direction d'Intel ni le client japonais à  qui était destiné le microprocesseur, n'ont été intéressés par l'invention.

En 1990, on apprenait toutefois que la paternité du concept de Micro-processeur jusque là  revendiquée depuis 1971, et 1973 pour le brevet, par Intel et Marcian Ted Hoff, était mal-fondée. En effet Gilbert Hyatt avait dès 1970 déposé un brevet plus étendu sur ce concept et avait poursuivi, en toute discrétion pour éviter les pressions, la validation de ce brevet pendant les 20 années qui suivirent. Ce brevet s'il le souhaitait l'autoriserait à  percevoir des royalties sur tous les micro-processeurs fabriqués et à  venir de par le monde.

Le premier microprocesseur commercialisé est le 4004 4-bit le 15 novembre 1971. Il fut suivi par le 8008. Ces processeurs sont les précurseurs des Intel 8080 et Zilog Z80 et de la future famille des Intel x86.

Le 6502 et dérivés de MOS Technology crée par Chuck Peddle, un des pères du 6800 de Motorola, fut au cÅ“ur des meilleures machines 8 bits (Apple, Commodore, ... ) il fut le premier processeur bon marché (a son lancement de l'ordre de 5$ contre 25$ pour les concurents), Vitesse d'horloge de 1Mhz, mais grà¢ce à  des astuces (dont l'adressage en page zéro fournissant 256 registres) beaucoup plus rapide que le 8088 a 4,77 Mhz pour faire tourner des programmes, plus particulièrement ceux en Basic intrepreté, et surtout facile à  programmer ! Comparez Flight Simulator de SubLogic (racheté depuis par Microsoft) sur un Apple II ou un Commodore 64 avec la version sur un PC de l'époque !

Familles de microprocesseurs

Il existe plusieurs familles de microprocesseurs : Parmi les familles moins connues du grand public:

Fonctionnement

Les microprocesseurs sont cadencés par une horloge qui fonctionne à  plusieurs mégahertz (MHz). Dans les années
1985, les microprocesseurs fonctionnaient à  4,77 et 8 MHz. Courant 2004, cette vitesse d'horloge atteint 3,2 GHz sur des modèles commerciaux (5 GHz en laboratoire). Plus la vitesse de l'horloge est élevée, plus le microprocesseur sera capable d'exécuter à  un rythme élevé les instructions de base des programmes.

Les microprocesseurs actuels sont optimisés pour exécuter plus d'une instruction par cycle d'horloge, ce sont des microprocesseurs avec des unités d'exécution parallélisées. En plus ils sont dotés de procédures qui "anticipent" les instructions suivantes avec l'aide de la statistique.

Dans la course à  la puissance des microprocesseurs, il y a deux méthodes d'optimisation. Faire des microprocesseurs au jeu d'instructions simplifié (RISC, Reduced Instruction Set Computer), plus rapide pour les instructions simples, faciles à  fabriquer et dont on peut monter la vitesse de l'horloge sans trop de difficultés techniques. L'autre famille de microprocesseurs s'appelle le CISC (Complex Instruction Set Computer) dont le nombre de cycle d'horloge par instruction est plus long, mais qui a en son cÅ“ur plus d'instructions pré-cà¢blées que le RISC.

Néanmoins, avec la considérable augmentation de la taille des puces électroniques et la gigantesque accélération des fréquences d'horloge, la distinction entre RISC et CISC a quasi complètement disparue. Là  o๠des familles tranchées existaient, on observe aujourd'hui des microprocesseurs o๠une structure interne RISC apporte de la puissance tout en restant compatible avec une utilisation de type CISC (la famille Intel x86 a ainsi subi discrètement une transition entre une organisation initialement très typique d'une structure CISC et l'utilisation actuelle d'un cÅ“ur RISC très puissant).

Organisation parallèle

Assemblés en structure parallèle, les microprocesseurs concurrencent efficacement les processeurs spécialisés des machines dédiées sur certains types de travaux.

Ils utilisent alors une architecture parallèle. Voir à  ce sujet : la partie Multi-processeur de l'article sur les CPU.

On notera seulement que l'utilisation dans une organisation parallèle est généralement réservée à  certains microprocesseurs qui intègrent des fonctionnalités (tant logiques que physiques) qui favorisent ce type d'architecture (par exemple, les microprocesseurs Xeon d'Intel).

Fabrication des microprocesseurs

La fabrication d'un microprocesseur est essentiellement identique à  celle de n'importe quel circuit intégré (voir le chapitre à  ce sujet). Elle suit donc un procédé complexe. Mais l'énorme taille de la plupart des microprocesseurs a tendance à  augmenter encore le coà»t de l'opération.

La loi de Moore, qui indique que le degré d'intégration des microprocesseurs double tous les 18 mois, indique également que les coà»ts de production doublent en même temps que le degré d'intégration.

La fabrication des microprocesseurs est aujourd'hui considérée comme l'un des deux facteurs d'augmentation de la capacité des unités de fabrication (avec les contraintes liées à  la fabrication des mémoires à  grande capacité).

Voir aussi