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LES PROCESSEURS
Vous trouverez ici décrits les généralités relatives aux différents processeurs existants. La forme, le support, le voltage et bien d'autres sujets sont détaillés sur cette page. Intel Ici est décrite la gamme des processeurs Intel, du Pentium au futur Merced
Une section sur les Pentium, Pentium II, Celeron et Xeon.
La gamme des processeurs AMD se trouve sur cette page. Avec en plus quelques informations sur les futurs K6-2 3D et K7.
Cette page répertorie les processeurs commercialisés par Cyrix et IBM. Avec en prime une petite explication sur les appellations PR### chères à Cyrix
Tout sur ces constructeurs moins connus mais néanmoins productif.
Les processeurs
Leur apparence varie selon le type de fixation choisi. Le plus courant reste le type PPGA
( Plastic Pin Grid Array ) présenté ci-dessus. Ce modèle, muni de broches, s'enfonce avec une forte pression dans un support perforé ou ZIF ( Zero Insertion Force ). Il n'est pas rare de trouver, surtout sur de vieilles machines, le type PQFP ( Plastic Quad Flat Pack ) en haut à droite, il est soudé sur la carte mère. Le type PLCC ( Plastic Lead Chip Carrier ) se trouve en bas à droite, inséré dans un compartiment récepteur . Le support TCP ( Tape Carrier Package ) est une forme de processeur développé spécifiquement pour les portatifs. Le processeur est enveloppé d'un simple film, cela pour une épaisseur totale de 1mm et un poids d’environ 1 gramme. Le silicium est soudé à un matériau thermo-conducteur. La chaleur est conduite par les plots de soudure sous la carte mère. Ainsi, il n’est plus nécessaire de le refroidir avec un ventilateur et le dégagement de chaleur sur sa face supérieure est très faible. Le Mobile Pentium d'Intel est, par exemple, disponible dans ce format.
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PPGA |
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PLCC |
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PQFP |
La mise en place d'un processeur doit se faire avec de grandes précautions. Veillez à bien superposer le détrompeur du processeur ( un coin tronqué ou un point de couleur ) sur celui du support ( dans la figure de droite, il s'agit d'un support ZIF ). Sur les machines antérieures au Pentium, le support LIF (Low Insertion Force) était couramment utilisé. Ce dernier n'est en fait qu'une base perforée où le processeur devait être inséré de force. Il fallait éviter à tout prix de plier les broches qui pouvaient casser. On pouvait alors soit utiliser un extracteur ou faire levier doucement avec un tournevis. Désormais utilisé, le support ZIF ( Zéro Insertion Force ) est constitué d'un socle plastique, généralement de couleur bleue et d'un levier. Lorsque ce dernier est levé, le processeur n'est plus maintenu et peut être extrait sans effort, d'où son nom. Différentes versions sont disponibles :
| ZIF1 | Utilisé sur les cartes mères 486, il possédait 168 ou 169 broches et était peu courant. |
| ZIF2 | Utilisé sur les cartes mères 486, il possédait 239 broches et était aussi peu répandu. |
| ZIF3 | Support typique des processeurs 486, comptant 237 broches. |
| ZIF4 | Support utilisé par les premiers Pentium (60 et 66 Mhz). |
| ZIF5 | Support utilisé par les Pentium de la série P54C, jusqu'à 166Mhz. Il possède 320 broches. |
| ZIF6 | Utilisé sur les cartes mères 486, il possédait 235 broches et était rare. |
| ZIF7 | Il s'agit d'une extension du ZIF5, destiné aux machines de plus de 166Mhz. Une broche a été rajoutée pour le support de l'Overdrive P55CT. C'est le support standard pour les processeurs AMD K6 et Cyrix/IBM 6x86MX |
| ZIF8 | Support destiné au Pentium Pro |
| Slot One | Connecteur destiné à accueillir la carte processeur du Pentium II. Il ne peut pas fonctionner sur des cartes mères d'une fréquence supérieure à 66Mhz. |
| Slot Two | Support en cours d'étude destiné à accueillir le futur Intel Deschutes. Il sera utilisable sur des cartes mères d'une fréquence d'horloge de 100Mhz. |
Intel à fixé une norme nommée 80x86, le x représentant la famille. On parle ainsi de 386, 486, ... Un nombre élevé signifie un processeur de conception récente et donc plus puissant. Cette dénomination a été reprise par ses concurrents. Aux Etats-Unis, une appellation composée seulement de nombres ne peut être protégée, c'est pour cette raison que les processeurs de la génération 5 d'Intel se nomment Pentium (Pro) et non 586 (686). Actuellement seuls les Pentiums, Pentium Pro et Pentium II sont encore en fabrication. Ces indications sont clairement indiquées sur la surface du processeur. En fait, la puissance a été augmentée grâce à un jeu d'instructions plus évolué et à une technologie plus poussée. Chez les concurrents d'Intel, les dénominations sont plus hasardeuses. Un Cyrix/IBM 6x86MX se veut égal à un AMD K6, lui-même équivalent au Pentium II (cette affirmation est dépendante des fréquences utilisées).
Jusqu'au Intel 486DX2, les processeurs avaient toujours un voltage de 5V. Mais pour les 486DX4 et les Pentiums dès 75Mhz, cette valeur est descendue à 3.3V, voire 3.1V. Ce choix a été poussé par deux raisons. D'une part, il était nécessaire de diminuer l'important dégagement de chaleur lié à des fréquences élevées. La seconde raison est due à la mode écologique actuelle, on réduit ainsi la consommation d'énergie. Le principal problème posé par la réduction de tension est l'augmentation de la sensibilité aux parasites. Ainsi certains constructeurs dotent leurs processeurs d'une double tension. Celle du coeur du CPU, consommant environ 90% de l'énergie, est abaissée au maximum, alors que celle des ports I/O, plus sensible aux perturbations, est augmentée. Le tableau suivant, bien qu'incomplet, vous donne un aperçu des possibilités :
| Voltage du cpu | P54C | P54CS | P55C | Cyrix 6x86 | IBM 6x86 | AMD K5 |
| 3,45V | VRE | VRE | X | |||
| 3,3V | STD | STD | STD | X | X | |
| 2,9V | AHQ | |||||
| 2,8V | X | |||||
| 2,7V | AJQ | |||||
| 2.5 | AKQ |
En dehors de la famille du processeur, la fréquence est un élément déterminant de la vitesse de ce composant. Celle-ci est exprimée en MégaHertZ (Mhz), soit en million de cycles à la seconde. Il convient de savoir qu'une opération effectuée par l'utilisateur peut correspondre à de nombreux cycles pour le processeur. Mais, plus la fréquence est élevée, plus le processeur réagira vite. C'est pour cette raison que des processeurs 486DX4 100Mhz dépassaient des Pentium 60Mhz à configuration identique. Pour plus de détails sur la fréquence, réferrez-vous au chapitre sur les cartes mères.
Jusqu'au 386, toutes les instructions étaient prises en charge par le processeur. On trouvait alors un coprocesseur externe. D'apparence semblable au processeur, son rôle est de prendre en charge toutes les instructions dites à virgule flottante (floating point). Il décharge ainsi le processeur de ce type d'instruction, augmentant la vitesse générale du PC. Lorsqu'il est externe, il doit tourner à la même fréquence que le processeur. Son nom finit toujours par un 7, ainsi un 386 40Mhz utilisera un coprocesseur 387 40Mhz. Il est maintenant intégré dans les processeurs 486DX, et optionnel pour les 486SX. Attention, DX et SX ne signifient pas la même chose pour les processeurs 386 (ils décrivent la largeur des bus). Depuis la gamme Pentium, le coprocesseur est intégré d'office, seul NextGen (désormais racheté par AMD) le proposait en option dans les premières générations de son Nx586.
Ces termes, actuellement très à la mode, décrivent la technologie adoptée par un processeur. Dans le monde PC, le CISC est le plus utilisé. Seul le Pentium et ses concurrents utilisent certaines technologies empruntées de la famille RISC. Le CISC (Complex Instruction Set Computer) est une technologie basée sur un jeu de plus de 400 instructions. La complexité de ces instructions fait que l'une d'entre elles peut prendre plusieurs cycles pour être exécutée. Le RISC (Reduced Instruction Set Computer) n'offre que 128 instructions, dites de base. Mais une instruction peut être exécutée en un seul cycle. L 'avenir des processeurs PC passera forcement au RISC, ce qui oblige à une programmation plus ardue. Un processeur RISC peut atteindre une vitesse d'exécution jusqu'à 70% plus rapide qu'un CISC de même fréquence.
Malheureusement, un programme écrit pour un processeur CISC n'est pas compatible avec un processeur purement RISC. Deux solutions sont alors possibles. La première consiste à créer un processeur dialoguant avec l'extérieur en CISC, et traitant les données internes en CISC. Dans ce cas, il intègre des unités chargées de traduire les instructions ainsi que les adresses mémoire. Cela diminue la puissance effective du processeur, mais il devient alors nettement plus intéressant pour les acheteurs potentiels, qui n'ont pas à updater tous leurs logiciels. Intel a adopté cette solution pour son futur Merced. La seconde solution consiste à développer un émulateur logiciel, choix retenu par Digital pour sa gamme Alpha. Si l'utilisateur désire exploiter pleinement la puissance disponible, il choisira un produit compilé pour ce processeur (par exemple Microsoft Windows NT). Dans le cas contraire, il aura une relativement bonne compatibilité avec ses logiciels en utilisant l'émulateur. Mais méfiance, aucun compilateur n'offre une aussi grande stabilité qu'un logiciel fonctionnant en mode natif.
Le principe de pipeline consiste à intégrer plusieurs blocs fonctionnels au sein du processeur. Chacun de ces blocs est chargé de remplir une fonction spécifique dans le processus de traitement. On peut comparer un pipeline à une chaîne de montage. Chaque poste remplit une fonction spécifique, pour aboutir à un produit fini à la sortie de la chaîne.
Ainsi, un pipeline intègre un module spécialisé dans le chargement d'une instruction, le suivant de son décodage, et ainsi de suite. Chaque module prend un temps x en nanosecondes pour exécuter son travail. Le temps de traitement global correspond au temps x multiplié par le nombre de modules. L'avantage évident de ce procédé est qu'il permet de traiter plusieurs instructions simultanément, une par module. Dès qu'une est sortie du pipeline, une suivante y pénètre.
La principale difficulté consiste à remplir ce pipeline de manière optimale. En effet, une boucle ou une instruction de saut peut ralentir, voire rendre inopérant le pipeline. L'unité de contrôle du processeur est chargée d'agencer les instructions de manière à éviter ce genre de problème. Par contre, elle ne peut améliorer un mauvais programme. Sa faculté de "deviner" les instructions suivantes n'est valable qu'à court terme.
Les processeurs de la famille Pentium xx sont dotés de un ou plusieurs pipelines. Par exemple, le Pentium propose deux pipelines, le u-pipe et le v-pipe. Le premier à accès à l'unité à virgule flottante (le coprocesseur), le second ne peut traiter que des nombres entiers. Ainsi, les instructions vont être dirigées en fonction de leur type sur le bon pipeline. Il convient de noter que les deux n'auront pas en permanence une même charge. Suivant les instructions, l'un des deux risque d'être nettement plus sollicité que le second.
L'exécution dynamique peut être décomposée en trois composants:
La prédiction de branchement |
Ce procédé consiste à deviner l'emplacement
de la prochaine instruction devant être traitée, puis à la diriger vers le bon
pipeline. Cela permet d'éviter les sauts et les boucles risquant de faire perdre les
gains apportés par les pipelines. Au dire d'Intel, un processeur tel que le Pentium II aurait une capacité de prédiction de l'ordre de 90% |
L'analyse de flux |
Ce procédé est chargé de réagencer l'ordre de traitement des données afin de l'optimiser. Il devra aussi choisir entre les deux pipelines, l'entier et celui à virgule flottante. De plus, il lui est nécessaire de tenir compte du temps de traitement de chaque instruction. Ainsi, il permet d'obtenir de bien meilleures performances qu'en traitant le programme original tel quel. En fait, il se charge de réparer les dégâts provoqués par un mauvais compilateur. |
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Ce dernier procédé travaille main dans la main avec la prédiction de branchement. Il permet de traiter les instructions des différentes portions de code envisageable à l'avance. Ainsi, il peut anticiper le résultat qui devra être obtenu après un saut. |
Les processeurs doivent toujours être parfaitement ventilés et refroidis, en particulier ceux ayant une fréquence supérieure à 50 Mhz. S'il surchauffe, il peut endommager la carte-mère ou s'arrêter de façon intermittente, provoquant une plantée générale du système. Dans le pire des cas, le processeur peut carrément se fendre. Il existe deux procédés pour atteindre ce but: soit un radiateur passif, soit un IceCap ou ventilateur alimenté électriquement. Le radiateur passif n'est qu'une plaque métallique avec de nombreuses ailettes, servant à diffuser la chaleur. Ce système, économique et silencieux, n'est efficace qu'avec des machines offrant une bonne circulation d'air.Ainsi, il est déconseillé de laisser le boîtier d'un PC ouvert, cela peut empêcher une circulation d'air forcée et provoquer une surchauffe (par exemple avec les Compaq Deskpro).
Le ventilateur actif peut soit utiliser un connecteur électrique, soit se brancher directement sur la carte-mère. En ce cas, il sera souvent possible d'adapter sa vitesse de rotation en fonction de la température dégagée par le processeur. Ces deux systèmes sont collés ou fixés au moyen de pattes sur le processeur. Afin d'obtenir les meilleurs résultats possibles il est conseillé d'ajouter de la pâte thermique entre le CPU et le système de refroidissement. Cela aura pour effet d'augmenter la surface de contact entre ces deux éléments.
