Le processeur - Jean

Le processeur
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Université Stendhal
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Le processeur :
comment çà fonctionne ?
• Le processeur comprend un langage composé de mots uniquement formés de
deux symboles (qu'on notera 0 et 1 par convention, mais ça n'est qu'une
convention…)
• Les mots sont toujours composés de multiples de 8 symboles. Ex : 00100001
ou 11011011.
???????? ????????
????????
0 1 0 1 1 1 1 0
1 1 1 1 0 0 0 1
0 0 1 0 1 1 0 1
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Calcul binaire
• Toutes les informations que le processeur manipule ne peuvent
être composées que de deux symboles uniques
• Nécessité d'utiliser le calcul binaire
Définitions
– BIT (BInary Digit) :
Information élémentaire pouvant avoir deux valeurs : 0 ou 1
– OCTET (Attention Byte en anglais) :
Ensemble de 8 symboles binaires (0 ou 1) ou 8 bits.
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Que se passe-t-il à chaque fois qu'on ajoute un bit ?
0
1
0 0
0 1
1 0
1 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 bit
2 valeurs
2 bits
4 valeurs
3 bits
8 valeurs
0 0 0
0 0 1
A chaque fois qu'on ajoute un bit, on multiplie
par deux le nombre de valeurs pouvant être représentées
1 1 0
1 1 1
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Une histoire à méditer
• Je vous propose deux choix :
– Choix 1 : je vous donne 10 million de francs tout de suite
– Choix 2 : Je vous donne un franc tout de suite, deux francs
dans une heure, quatre francs dans deux heures, … je vous
doublerai toutes les heures ce que je vous donne pendant 24
heures
• Que choisissez vous a priori sans calculer ?
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Des ordres de grandeur à connaître
•
•
•
•
•
Avec 1 bit, on code : 2 valeurs différentes
Avec 2 bits, on code : 4 valeurs différentes
Avec 4 bits, on code : 32 valeurs différentes
Avec 7 bits, on code : 128 valeurs différentes
Avec 8 bits ou 1 octet, on code : 256 valeurs différentes
•
•
•
•
Avec 1 octet (8 bits), on code : 256 valeurs différentes
Avec 2 octets (16 bits), on code : 65535 valeurs différentes
Avec 3 octets (24 bits), on code env. 16 millions de valeurs différentes
Avec 4 octets (32 bits), on code env. 4 milliards de valeurs différentes
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Comment exprimer des unités en calcul décimal ?
•
•
•
•
•
Kilo…
Méga…
Giga…
Téra…
Peta…
•
•
•
•
Milli…
Micro…
Nano…
Pico…
(103 )
(106 )
(109 )
(1012)
(1015)
(10-3 )
(10-6 )
(10-9 )
(10-12)
:
:
:
:
:
un millier de …
un million de …
un milliard de …
mille milliards de …
un million de milliards de …
:
:
:
:
un
un
un
un
millième de …
millionième de …
milliardième de …
millième de milliardième de
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Les instructions : L’assemblage des mots du langage
• Les mots du langage peuvent être :
– soit des opérations
– soit des données (ou opérandes)
• Les phrases du langage (ou instructions) sont composés de
plusieurs mots comprenant :
– toujours une opération
– zéro un ou plusieurs opérandes
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Une exemple d’instruction
exemple d’instruction (sur 3 octets):
10100010 00000001 00000001
RANGER
exemple de programme
La valeur 1
Dans la case
mémoire 1
Charger la valeur 1 dans la case mémoire N°1
Ajouter 3 dans la case mémoire N°3
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Types d’opérations réalisées par le processeur
• Des opérations de lecture ou d’écriture dans la mémoire
centrale
• Des opérations arithmétiques
– Additionner, soustraire, multiplier, diviser
• Des opérations logiques
– Comparer deux valeurs (sont-elles égales, la première est elle
supérieur ? inférieure ou égale ? etc. )
– Réaliser du calcul logique (que vaut A OU B, A ET B, etc.)
• Des opérations de branchement (se rendre à une autre
ligne du programme, éventuellement en fonction du
résultat de l’instruction précédente)
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Traitement d’un programme
par le processeur
Mémoire centrale
00100101
00100101 00000001
00000001 00000010
00000010
00101111
00101111 00000001
00000001
10110010
10110010 10111110
10111110 00000001
00000001
00100101
00100101 00000001
00000001 00000001
00000001
Processeur
Programme exécutable
Le processeur exécute séquentiellement
les instructions du programme
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La vitesse des processeurs
• La performance d’un processeur (ou microprocesseur)
s'évalue principalement par sa vitesse d’exécution.
• La vitesse est caractérisée par la fréquence d’horloge,
c’est à dire en nombre de fois par seconde où le
processeur peut réaliser une opération élémentaire.
Exemple : 800 MHz = 800 mégaHertz = 800 millions de fois par seconde
Exemple : 1,4 GHz = 1,4 GigaHertz = 1,4 milliard de fois par seconde
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Evolution de performance des microprocesseurs
3000
2500
2000
Loi de Gordon Moore :
La vitesse double en
moyenne tous les 18 mois
1500
1000
500
19
70
19
74
19
78
19
82
19
86
19
90
19
94
19
98
20
00
20
01
20
02
0
En 2002 : de 1GHz à
2,4GHz
Prévisions :
en 2006 : 10000 MHz
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Pourquoi un MAC et un PC ne se comprennent-t-ils
pas ?
• Famille de processeur différent :
– Apple : microprocesseurs développés en collaboration avec la société
Motorola et IBM (ex: PowerPC G4)
– PC et compatibles Windows : microprocesseurs de la famille x86 et
Pentium développé par la société Intel (exemples : 486, Pentium III,
Pentium IV, Celeron)
• Chaque famille de processeurs comprend un langage
différent => les programmes ne sont pas compatibles
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Les Familles de processeurs aujourd’hui
micro-ordinateur
Type
PC
Type
Macintosh
Constructeur
INTEL
Constructeur
AMD
Constructeur
Apple+Motorola
Gamme Bureautique
Gamme Multimédia
Gamme Bureautique
Gamme Bureautique
G3
CELERON
PENTIUM
CELERON
CELERON
G4
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Principaux modèles de processeurs (mai 2002)
• INTEL (PC)
– Céléron de 1GHz à 1,3 GHz : de 105 à 160 €
– Pentium PIII de 1GHz à 1,3 Mhz : de 195 à 320 €
– Pentium P4 de 1,6 GHz à 2,4 GHz : de 210 à 900 €
• AMD (PC)
– AMD Duron 1GHz à 1,3 GHz : de 70 à 150 €
– AMD Athlon 1,3 GHz à 1,733 GHz : de 150 à 500 €
• Apple + Motorola + IBM
– G4 de 500 Mhz à 1GHz (meilleures performances à
que Pentium 1,6 GHz)
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