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Comment fonctionne un processeur ?

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La puissance de votre processeur est à l'origine des performances de votre ordinateur. Les progrès de cette technologie sont plus rapides que ceux de n'importe quelle autre industrie. Pénétrons ensemble au coeur de votre PC.

Au coeur de votre ordinateur se trouve un processeur d'une incroyable rapidité, constitué de millions de transistors microscopiques. Ces transistors fonctionnent comme des commutateurs on/off, ce qui est amplement suffisant pour construire des données binaires. Pour permettre un fonctionnement optimal du processeur, les transistors sont organisés selon un schéma complexe. Pourtant, le concept de cette organisation est fort simple : ranger les transistors par blocs fonctionnels.

En agissant de la sorte, les fabricants de puces construisent des processeurs comportant des instructions. Les processeurs disposent en général d'une batterie de plusieurs centaines d'instructions pouvant être utilisés par n'importe quel programme. Chacune d'entre elles contribue au fonctionnement de vos logiciels ainsi qu'au traitement des documents et des données.

Répondre à vos ordres

Lorsque vous saisissez une expression dans un document Word, celle-ci apparaît de manière quasi instantanée à l'écran. De même, lorsque vous entrez une somme dans une feuille de calcul Excel. Ces logiciels sont écrits à l'aide d'un code directement compréhensible par le processeur.

De ce fait, Word et Excel traduisent toutes vos actions et vos commandes en instructions codées pouvant être comprises par le processeur, afin d'exécuter vos ordres.

Arguments matériels

Pendant que les logiciels s'exécutent, les blocs fonctionnels du processeur travaillent conjointement: une partie remonte les instructions et les données depuis la mémoire vers la carte mère, tandis que l'autre partie se charge d'appliquer les instructions aux données et de stocker les résultats dans le processeur. On peut donc comparer le processeur à une usine. Le noyau du processeur est constitué de machines (unité d'exécution des instructions) qui font le travail. Le rôle de la cellule chargée de livrer au moment voulu les matériaux (données et instructions) aux machines est aussi important que celui de la cellule chargée d'expédier le travail lorsqu'il est terminée afin que l'instruction suivante puisse être traitée. Ce processus se déroule au sein du processeur et définit son architecture, ses différents blocs fonctionnels ainsi que son organisation. Certains blocs sont visiblement spécialisées afin d'obtenir une vitesse maximale : c'est le cas, par exemple, du bloc dont l'unique fonction est d'exécuter des opérations mathématiques complexes. On remarque trois groupes de fonctions différentes dans un processeur : l'approvisionnement, l'exécution et le stockage.

Pour commencer, les instructions doivent être « livrées » en mémoire. En premier lieu, le cash (une petite partie, extrêmement rapide, de la mémoire du processeur) est contrôlé pour voir s'il contient des informations. Si ce n'est pas le cas, le processeur devra s'approvisionner à partir de la carte mère. Les données sont temporairement placées dans les registres de la puce jusqu'à ce qu'elles soient réclamées par les instructions. Celles-ci sont ensuite passées dans le décodeur convertissant les instructions complexes en instructions plus simples, qui sont alors envoyés dans les unités d'exécution. Il existe deux types d'unités d'exécution d'instructions : les unités d'entiers et les unités à virgule flottante. Les unités d'entiers peuvent facilement gérer plusieurs instructions, mais elles ne sont pas adaptées à tous les types de calcul, notamment à ceux faisant appel aux nombres décimaux. Ces derniers sont envoyés dans les unités à virgule flottante, une zone du processeur conçue uniquement pour effectuer des calculs mathématiques complexes. Les instructions sont également envoyées à l'endroit où sont généralement stockées les données (dans les registres de stockage du processeur), pour que celles-ci soient utilisées par celle-là. Le résultat est une fois de plus stocké dans les registres du processeur. L'instruction suivante se place juste derrière celle qui vient d'être traitée, et subit immédiatement le même traitement.

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