(source : https://sites.google.com/site/tpesurlesprocesseurs/l-historique-des-processeurs)
Depuis 2004, la fréquence des processeurs tend à stagner en raison de difficultés de dissipation thermique,
qui empêchent une montée en fréquence en dépit de la taille plus faible des composants.
Processeurs INTEL
Processeurs AMD
©Morgane Morizur
Contexte.
Jusqu'à 1970, les composants d'un processeur ne pouvait pas être contenus dans un seul circuit intégré, Plusieurs circuits intégrés étaient donc nécessaires. Marcian Hoff, ingénieur chez Intel, trouva le moyen de placer tous les éléments formant un processeur sur un seul circuit intégré. Il s'agit de la principale progression menant le processeur à son successeur, le microprocesseur.
Il existe des dizaines de familles de microprocesseurs. Parmi celles qui ont été les plus utilisées, on peut citer :
La famille la plus connue par le grand public est la famille x86, apparue à la fin des années 1970, développée principalement par les entreprises Intel (fabricant du Pentium), AMD (fabricant de l'Athlon), VIA et Transmeta. Les deux premières entreprises dominent le marché en fabriquant la majorité des microprocesseurs pour micro-ordinateurs compatibles PC et Macintosh depuis 2006.
Les grandes dates
1971 : L'Intel 4004 est le premier processeur (produit par Gordon Moore et Robert Noyce) première puce intégrant de la mémoire RAM 640 octets (mémoire vive, à accès direct) & DRAM (Dynamic RAM). Il est cadencé à 0.74 MHz et possède 2300 transistors.
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1974: L'Intel 8080. 6000 transistors, il atteint un vitesse de 2 MHz et accepte une RAM de 64 Ko (65536 octets).
1975 : Motorola construit un processeur basé sur une architecture 8 bits, très simplifié. Il a un énorme succès malgré ses limitations hardware. Il équipe les ordinateurs et les consoles de jeux. Cadencé à 1MHz. En découlera de 1979 à 1990 la famille Motorolla 68000 (16/32 bits cadencé entre 2 et 12 mhz).
1976 : Le Zilog Z80 (correspond au 8080 d’Intel, moins cher et plus évolué). Architecture de 8 bits, il comporte un rafraîchissement intégré de la mémoire DRAM, une cadence allant jusqu'à 2,5 MHz, puis avec les améliorations, jusqu'à 4 MHz. Il comporte 8500 transistors. (conception des premiers micro-ordinateurs personnels 8 bits comme le TRS-80, les Sinclair ZX80, ZX81, ZX Spectrum, le standard MSX, les Amstrad CPC )
1982 : L'Intel 80286 est le successeur du 8086. Il a 134000 transistors et il est cadencé a 8 MHz. Il fonctionne en 16 bits ce qui lui permet d'être deux fois plus rapide que le 8086. Il est le premier processeur multitâche au sens hardware du terme, c'est à dire capable de gérer plusieurs éléments en même temps. La firme multinationale IBM est la première à équiper ses ordinateurs avec ce processeur.
1985 : L'Intel 80386 fonctionne en 32 bits. Il est composé de quatre niveaux d'exécution, d'une gestion de mémoire simple et plus évoluée que ses prédécesseurs. Il est cadencé entre 12 et 40 MHz et embarque 275000 transistors.
1988 : L'arrivée de l'entreprise Cyrix sur la scène internationale n'est pas passée inaperçue. Ses microprocesseurs, les FasMath, joueront un rôle majeur dans la décennie suivante avec les clones des Pentium de Intel. Ils sont réputés 20 à 30% plus puissants que leurs homologues.
1995 : L'Intel Pentium Pro est bâti sur une nouvelle architecture, la "P6" . Celle-ci permet de convertir des informations complexes en micro-instructions qui peuvent être ré-agencées dans le pipeline afin d'être exécutées dans le désordre (Out Of Order). Ce microprocesseur était réservé aux serveurs. Il est produit en différentes version cadencées à 150, 166 et 200 MHz. Le Pentium Pro embarque 5,5 millions de transistors.
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1995 : AMD (Advanced Micro Devices, créé en 1969) introduit le microprocesseur AMD-K5 premier microprocesseur compatible avec l'architecture x86 et conçu de manière indépendante.
1996 : Le Cyrix 6x86 possède une architecture proche de celle du Pentium Pro, il fonctionnait sur les mêmes cartes mères que les Pentium et s'avérait plus performant à fréquence égale. Il était cadencé à 133MHz et comportait 6,6 millions de transistors. Le 6x86 était économique et rapide mais se voyait ralentit au niveau de son unité flottante (FPU).
2008 : Le microprocesseur le plus récent et performant d'Intel de nos jours, le core i7. Les Core x se déclinent selon trois générations de l'évolution de l'architecture P6 : les ix, les Sandy Bridge ix 2000 et Ivy Bridge ix 3000. Ils sont les microprocesseurs actuels les plus performants et devancent de plus en plus l'autre géant, AMD. La première générations de ix possède environ 750 millions de transistors ; la deuxième en embarque environ 1,15 milliards et la troisième générations en a 1,4 milliards.
De 2008 à aujourd’hui : La première génération de ces processeurs est en effet apparue en 2008. Depuis, les Intel Core se sont considérablement améliorés : de nouvelles technologies, de meilleures performances, des graphismes largement optimisés… En 2018, nous en sommes à la huitième génération, nommée Coffee Lake, les Core i3, Core i5 et Core i7. Pus de 1 750 000 000 transistors. La 8e génération de Core est la 4e génération de processeurs Intel à être gravée en 14 nm. Une anomalie dans une industrie où la finesse de gravure progresse d'année en année. Intel a du mal à miniaturiser ses processeurs. De la gravure à 10 nm pour 2019 ?
Lexique pour les processeurs :
(source : https://sites.google.com/site/tpesurlesprocesseurs/definitions)
ILP (pipeling) : Exécution simultanée de plusieurs instructions, permet de multiplier le débit avec lequel les instructions sont exécutées par le processeur. "Bus" servant à faire transiter l'information de façon standardisée. Le "bus" fait des arrêt à chaque composant pour faire circuler l'information. Ceci évite que chaque composant gère son transfert d'informations.
Transistor : Dispositif semi-conducteur qui est utilisé pour amplifier ou interrompre les signaux électriques qui le traversent.
Architecture : Organisation des éléments composant un système informatique. (8 bits = bus de données avec 8 voies en parallèles)
RAM : Random acces memory en Anglais. C’est la mémoire vive, elle est volatile. Stock temporairement des fichiers ou informations que l'ordinateur exécute. Mémoire très rapide d’accès pour l'ordinateur. Avoir une RAM conséquente est une des conditions d'un matériel performant.
Core : Coeur en Français, c'est une entité qui peut fonctionner en totale autonomie. (intègre en son sein un frontend chargé du décodage et de l'ordonnancement des instructions et des données et un backend unités d’exécution). ©Morgane Morizur
Fréquence d'un processeur : Nombre d’opérations effectuées en une seconde par un processeur.
Code binaire : langage utilisé dans l'ordinateur par combinaison de deux chiffres : 0 et 1 correspondant aux deux états du courant "ouvert/fermé".