Le CPU est également appelé processeur. Il est le cerveau de votre ordinateur puisque c’est à lui que revient la tâche d’effectuer tous les calculs demandés par l’utilisateur : réception de l’ordre, décodage, analyse, calcul et affichage à l’écran du résultat. Composé d’un boîtier surmonté d’un ventilateur, il contient de nombreux composants internes formant une architecture que nous vous proposons de découvrir.
Quel est le rôle du CPU dans l’ordinateur ?
Avant de nous intéresser aux composants du processeur ou CPU, nous allons parler du rôle de celui-ci au cœur de votre ordinateur. Le CPU est fixé à la carte-mère. Il doit donc être compatible avec celle-ci, tant par sa dimension que par sa puissance, sans oublier bien sûr, la capacité du boîtier d’alimentation qui doit pouvoir gérer aisément le CPU mais également les autres composants, notamment la carte graphique.
Les cartes mères ont des dimensions adaptées à votre boîtier de PC. Selon le format du boîtier, grand tour, moyen tour, mini tour ou boîtier à poser sur le bureau, celle-ci doit être impérativement compatible. Le CPU doit donc correspondre à l’emplacement prévu sur la carte mère et à la puissance qu’elle est capable d’absorber et de restituer.
Les tâches du CPU se divisent en 4 actions :
la réception de l’ordre : par exemple, la frappe d’un mot dans un logiciel de bureautique ;
le décodage de l’ordre donné en langage binaire ;
l’analyse et le calcul en venant s’appuyer sur la mémoire vive du PC ;
l’affichage du résultat sur l’écran.
Plus le CPU est puissant et plus l’affichage final est effectué rapidement. Vous l’aurez donc compris, si le calcul d’un simple mot frappé au clavier ne demande que peu de calculs, il en est tout autrement dans le cas de travaux en 3D, en réalité virtuelle ou montage vidéo.
Il est donc important de connaître vos besoins avant de choisir votre CPU, et par conséquent la quantité de mémoire vive de votre ordinateur.
Comment se présente un CPU ou processeur ?
Le CPU se présente sous la forme d’un carré de 5 cm de côté. Il est surmonté d’un ventilateur qui lui est dédié et qui vient ainsi limiter sa surchauffe durant son utilisation. Le CPU est donc mis à rude épreuve dès que vous appuyez sur le bouton démarrer de votre PC. Il analyse et lance votre système d’exploitation et participe à absolument toutes les opérations que vous demandez à votre ordinateur fixe ou ordinateur portable.
Le CPU est facilement installé sur la carte-mère et est alimenté par le boîtier d’alimentation de votre PC.
Comment fabrique-t-on un processeur ?
Le processeur est doté d’une base composée de silicium que l’on trouve à l’état naturel dans le sable. Après chauffage et sélection ultra fine du silicium, celui-ci est pressé sous forme de lingot après plusieurs purifications.
Il est ensuite découpé sous forme d’un disque que l’on appelle un “wafer” (traduction littérale : gaufre) qui est à son tour poli très finement puis traité par un revêtement photorésistant. Le disque est ensuite gravé pour y intégrer les différents éléments composant le micro-processeur. L’ensemble est ensuite assemblé par l’adjonction de différents composants électroniques puis découpé en carrés de 5 x 5 cm pour composer le CPU.
Chaque processeur est ensuite testé en usine avant d’être expédié aux fabricants d’ordinateurs pour intégration dans leurs PC ou vendu à des revendeurs à destination d’un public montant lui-même son ordinateur.
Que contient l’architecture d’un CPU ?
Le cerveau de votre ordinateur contient de multiples composants que nous connaissons plutôt par leur nom mais guère par leur utilisation.
Les cœurs : plus les cœurs sont nombreux, plus vous pouvez réaliser des opérations en même temps dans votre PC comme avoir plusieurs logiciels ouverts tout en naviguant sur internet. Ces cœurs sont donc capables de calculer de façon concomitante l’ensemble des tâches en cours.
Le séquenceur ou unité de contrôle : il a pour rôle de gérer la communication entre les périphériques présents dans votre PC et la mémoire. Sa fonction consiste à décoder les instructions qu’il reçoit, à la gérer et à récupérer les instructions qui sont stockées dans le registre de votre ordinateur.
Le registre : il correspond à l’emplacement d’une mémoire hyper rapide située dans le processeur. Le registre est placé au sommet de la hiérarchie de la mémoire de votre PC.
L’horloge interne : elle est composée d’un cristal de quartz soumis à un courant électrique. Elle mesure le nombre de cycles par seconde (en GHz) réalisés par votre processeur. Elle assure donc la coordination et est garante du bon fonctionnement de votre CPU.
Le bus informatique : il permet à votre processeur de communiquer avec la mémoire RAM de votre PC. Il est également appelé bus interne.
Qu’est-ce que la fréquence d’un CPU et pourquoi joue-t-elle sur sa puissance ?
Outre l’architecture d’un CPU qui participe à efficacité et à la rapidité d’exécution des tâches demandées par l’utilisateur, vous devez vous attacher à la fréquence de votre processeur.
Mesurée en GHz, elle indique le nombre d’opérations par seconde qu’est à même de traiter votre processeur. Autrement dit, un CPU d’une fréquence de 3 GHZ peut gérer 3 milliards d’opérations par seconde.
La mémoire cache et relation avec le CPU
La mémoire cache est une mémoire allouée au fonctionnement de vos logiciels et de vos applications. Pour mieux comprendre le rôle de la mémoire cache, il faut savoir que les données qu’elle stocke ne passent pas par un échange entre votre CPU et la mémoire vive de votre PC. Cela permet ainsi d’améliorer les performances de la structure interne du CPU, par une efficacité accrue dans le traitement des informations.
La mémoire cache d’un PC est organisée en 3 sous-sections qui vont en augmentant à chaque niveau :
la première section de mémoire cache qui se situe dans le processeur ou CPU ;
la seconde section de mémoire cache qui est à la fois dans le processeur mais également présente sur la carte-mère ;
la troisième section de mémoire cache qui est de capacité de stockage plus importante.
Cette mémoire va donc être alloué à telle ou telle section par le biais d’un adressage qui spécifie une règle d’interprétation dédiée.
Les 5 classes d’architecture d’un CPU ou processeur
Les architectures des CPU sont classées selon les résultats attendus :
CISC : pour des adressages très complexes ;
RISC : pour des adressages plus simples ;
VLIW : pour des instruction simples mais plus longues ;
vectorielle ;
dataflow : contient des données actives.
Pour conclure ce point technique sur l’architecture d’un processeur, il est évident que vous n’aurez pas souvent besoin de vous intéresser à son architecture, sauf sur un point particulier qui est la fréquence de votre CPU.
Les fabricants actuels déclinent ainsi leurs processeurs en puissance (nombre de cœurs notamment) et fréquence plus ou moins rapide qui permettent un traitement optimal de l’information. Entre CPU Intel Core i3 à i9 ou processeur AMD Ryzen 3 à Ryzen 9, les différences de puissance sont énormes. Si les premiers sont adaptés à la bureautique et à la navigation sur internet, les plus haut de gamme sont réservés à un usage professionnel comme le graphisme, l’imagerie médicale ou le montage vidéo professionnel.
Quelle est la différence entre un processeur PC et processeur M1 de Mac ?
Il y a encore peu de temps, vous aviez dans votre machine un processeur de marque Intel, et cela, que vous ayez un Mac ou un PC. Ce n’est plus le cas depuis le 10 novembre 2020. En effet, les nouvelles machines commercialisées sont équipées de puce Apple Silicone. Apple annonce une puce bien plus performante, mais est-ce un simple effet d’annonce où les processeurs sont-ils réellement différents ? Essayons d’y voir un peu plus clair.
Une puce tout en un
Contrairement à ce que nous vous avions expliqué dans le début de l’article, la puce silicone est bien plus qu’une simple puce. En réalité, c’est un System on Chip ( SoC).
Auparavant, les puces du processeur et la mémoire RAM étaient deux composants distincts. Ainsi, lorsque que vous deviez effectuer des calculs complexes, le processeur préparait le calcul puis l’envoyait à la mémoire RAM. Une fois l’opération effectuée, la mémoire renvoyait le résultat. Il y avait donc des trajets incessants entre ces deux composants.
Avec la puce d’Apple, les deux composants sont unifiés. Les calculs sont par conséquent bien plus efficaces et bien plus rapides. Vous comprenez bien évidemment l’intérêt d’une telle puce. Attention, par contre, car une fois votre processeur en place, il vous sera impossible d’ajouter de la mémoire RAM ou de changer de processeur, alors que c’est possible sur des PC portables classiques.
Une puce plus rapide
Une autre question qu’il est légitime de se poser concerne la rapidité. Selon Apple, la puce M1 est 3,5 fois plus rapide que la puce Intel Core i7, présente dans les anciennes générations de Mac. Les benchmarks indépendants confirment les performances nettement supérieures. Vous avez tout intérêt à basculer vers ce type de puce, si vous avez l’habitude d’utiliser des programmes très lourds, comme Photoshop ou Final Cut.
Nous vous l’avons indiqué un peu plus tôt dans notre article, plus le processeur est puissant, plus il consomme d’énergie. Vous aurez ainsi du mal à travailler toute la journée, sans avoir accès à une source d’alimentation. Apple a réussi l’exploit, de proposer à ses clients une puce avec 8 à 10 cœurs avec un usage mixte jusqu’à 20 heures. Il faut ajouter qu’Apple travaille en étroite collaboration avec les éditeurs de logiciel, pour qu’il y ait une parfaite collaboration entre le Software et le Hardware.
Quelle puce pour quel usage ?
Au moment où nous écrivons ces lignes, Apple propose trois puces Silicone différentes :
La puce M1 couvrira très largement les besoins d’un utilisateur lambda. Vous pourrez même, le cas échéant, faire de la retouche photo ou du montage vidéo. La puce possède 8 cœurs CPU et une mémoire centrale est de 16 Go
La puce M1 pro permettra de couvrir les besoins des personnes qui font de la musique et également pour les photographes qui n’ont pas besoin de traiter des images trop lourdes. La puce possède 8 ou 10 cœurs CPU et une mémoire centrale de 32 Go.
La puce M1 Max est, elle, conçue pour les professionnels de la vidéo ou de la photo. La puce sera capable de gérer jusqu’à 3 écrans 6K et un écran 4K. La puce possède 10 cœurs CPU et une mémoire centrale de 64 Go.
Faut-il basculer chez Mac ?
Vous venez de le lire, la nouvelle puce Silicone a de quoi séduire, mais faut-il pour autant basculer d’un ordinateur PC vers un Mac ? Difficile pour nous de répondre à cette question. Il faut que vous fassiez le point sur vos besoins logiciels. En effet, avec le changement de puce, impossible désormais de faire un double boot et d’installer à la fois le système d’exploitation Mac et Windows. Impossible également de jouer de façon fluide aux derniers jeux, puisque ce n’est un secret pour personne, les Mac et les jeux ne font pas bon ménage.
Pour être tout à fait complet sur le sujet, sachez qu’il est désormais possible de virtualiser un système d’exploitation Windows, mais cela reste uniquement réservé à une utilisation ponctuelle, à l’heure actuelle.
