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5. Les processeurs pour ordinateurs PC

1. Introduction - 2. 8088 et 8086 - 3. 286 - 386 - 486 - 4. Pentium, Pentium MMX, K6-2 et K6-3 - 5. Pentium II - Pentium III et Celeron - 6. Pentium III Coppermine - 7 - AMD Athlon, Duron et Thunderbird - 8. Pentium IV - 9. Pentium 4 EE - 10. Sempron - 11 Microprocesseurs 64 bits - 12. Athlon 64 bits d'AMD - 13. Intel Core, Core 2 et Core 2 Duo - 14. Intel I7 - 15. Intel I5 et I3 - 16. 2011, AMD A4, A6 et A8 vision, série FX.

Cette partie est découpé en 4 parties:

Le processeur (aussi appelé microprocesseur) est le composant électronique le plus connu à l'intérieur d'un ordinateur. C'est le circuit qui décode et exécute les informations. Il n'a aucune intelligence, il se contente de lire des suites d'instruction en langage assembleur (des programmes) et les exécuter. Aucune décision n'est prise, il se contente d'exécuter les instructions "bêtement" mais très vite et sans erreurs. Ce sont les programmes et des instructions conditionnelles qui se chargent de "l'intelligence".

L'historique des processeurs débute en 1972 avec l'Intel 4004 sur 4 bits, au départ destiné à une calculatrice de poche pour un fabricant japonais qui ne l'utilisera pas à cause de la taille trop importante. INTEL le reprend alors dans son catalogue de composants électroniques avec succès. Fin des années 70, début 80, différents fabricants vont développer des processeurs 8 bits comme l'Intel 8080, Zylog Z80 (compatible avec les instructions du 8080), Motorola 6800 (les suivants seront utilisés par Apple), le 6500 de MOS Technology, ... Avec l'utilisation des 8088 sur 16 bits par IBM dans ses premiers ordinateurs XT (8086 pour les compatibles), INTEL devenait le premier fabricant mi-80 et d'autres fabricants commençaient à développer des processeurs compatibles Intel au niveau des instructions comme AMD ou Cyrix. D'autres fabricants développent des processeurs incompatibles pour les ordinateurs centraux ou les tablettes (ne fonctionnent plus sous Windows).

Ces processeurs Intel ont évolués: petit historique et caractéristiques des modèles implantés dans les PC.

2. Le 8088 et 8086.

Premier processeur 16 bits de la gamme PC (abréviation de Personnal computer) avec le XT en 1981, le 8088 utilise un bus de donnée interne sur 16 bits, mais seulement 8 bits en externe. Le 8086 (utilisé principalement par les "clones Made in Taïwan de l'époque) est strictement identique sauf pour le bus de donnée externe qui est sur 16 bits.

Le XT est différent de ses concurrents de l'époque (comme l'Apple II, le Commodore 64, ...) malgré son prix plus élevé.

  1. Présence d'un Bus interne (connecteurs pour insérer des cartes électroniques) ISA sur 8 bits: ce qu'on appelle un système ouvert au contraire des concurrents.
  2. Mémoire RAM augmentable: les concurrents utilisant des processeurs 8 bits reprenaient tous 64 Mo. La capacité maximum des XT était de 640 Mo, mais généralement plus faible à cause du prix.
  3. Le système d'exploitation est implanté sur une disquette et pas dans une ROM non modifiable: le DOS développé par Microsoft.
  4. IBM a clairement spécifié des plages d'adresses et des numéros d'interruptions pour chaque périphérique: carte graphique, clavier, ...
  5. La plage d'adresse utilisée par le bus ISA et les périphériques est dissociée de celle de la RAM.

Le schéma de la carte mère des XT utilisant de simples composants TTL (74LS), ces XT ont été largement copiés de par le monde.

3. 286 - 386 - 486.

En 1984, IBM développe l'AT avec un processeur Intel 80286 et de larges améliorations techniques:

3.1. Le 386 (80386).

En 1987, toujours basé sur l'architecture AT pour tous les fabricants (sauf IBM qui utilise l'architecture PS2, le 386 va réellement modifier l'architecture interne. INTEL propose d'abord le 386DX à 25 et 33 Mhz avec un bus de données interne et externe sur 32 bits. Il est chère et l'utilisation obligatoire de 4 barettes de RAM augmente encore le prix. Intel propose une version moins chère, le 386SX avec un bus de donnée interne de 32 bits, mais 16 bits en externe. Avec un peu de retard, AMD propose également un 386DX compatible avec celui d'Intel mais à la fréquence de 40 Mhz.

Les mémoires cache externe L2 commencent à être implantées sur les cartes mères. Elle conservent les données et parties de codes les plus utilisées pour les transférer plus rapidement que la Ram traditionnelle.

Le 386 utilise trois modes de fonctionnement distincts

Le 386 peut utiliser un composant optionnel sur la carte mère dédié aux calculs en virgule flottante: le coprocesseur mathématique 80387. Il augmente les performances pour certaines applications mathématiques, jeux, dessin technique, ...

3.2. Le 486 (80486).

Le 486 DX intègre directement le coprocesseur arithmétique (mathématique). Il utilise le socket 1 et le cache externe L2 est de 256 Ko maximum. La fréquence est de 33 Mhz et va évoluer jusqu'à 50 Mhz. Le 486SX est identique sauf qu'il n'intègre pas le coprocesseur. AMD propose avec un peu de retard un 486 à 40 Mhz

La deuxième phase de développement du 486 utilise un facteur multiplicateur entre la fréquence interne et celle externe: c'est lié à la fréquence des RAM de 50 Mhz maximum pour les plus performantes. Le 486DX2-66 utilise une fréquence interne de 66 Mhz pour seulement 33 en externe: le multiplicateur est interne (la fréquence de la carte mère est de 33 Mhz, les suivants utiliseront un facteur externe par pontages sur la carte mère permettant de sélectionner la fréquence externe et le facteur de multiplication: par exemple un DX4-100 peut fonctionner à 25 Mhz en externe avec un multiplicatif de 4, 3 X 33 Mhz, 2,5 X 40 Mhz ou 2 X 50 Mhz.

Sauf si les tensions d'alimentation (qui passe de 5 à 3,3 volts dans la plupart des modèles) et marques sont différentes (Intel, AMD et Cyrix), vous pouvez remplacer un 486 DX33 par un 486 DX2-66. Pour les 486DX4-100 par exemple, vous pouvez sélectionner 33 X 3, 40 X 2,5 ou 50 X 2, le choix se fait obligatoirement sur la carte mère.

Ces facteurs multiplicateurs sont utilisés par tous les processeurs modernes avec une fréquence interne (celle notée sur la boîte) et une fréquence externe appelée FSB (Front Side Bus) pour la RAM et les périphériques. La fréquence augmentant, ces processeurs doivent utiliser un radiateur muni d'un ventillateur.

Les modèles multiplicateurs sont les 486DX2-50, 486DX2-66, 486DX4-80 et 486DX4-100.

Certaines cartes mères intègrent le bus VLB: une extension d'un connecteur ISA 16 bits qui reprend quelques broches directement du 486. Il sera abandonné avec les processeurs suivants, incompatibles.

4. Pentium (MMX), K-6, K6-2, K6-3 et Cyrix 6X86 sur socket 7

Le Pentium d'Intel intègre en interne un nouveau type de mémoire cache L1 séparée en 8 Ko pour les programmes et 8 Ko pour les données. Les Pentium à 60 et 66 Mhz utilisent un socket spécial, remplacé par le socket 7 pour les modèles suivants. Pourtant, c'est un nouveau fabricant qui va révolutionner les PC compatibles en juin 1994: Nexgen et son 586. Il est totalement compatible avec le Pentium Intel mais plus performant, sauf pour le socket. Pourtant, son architecture interne est totalement différente puis qu'elle est en RISC avec un décodage interne. Tous les processeurs suivants vont reprendre cette idée pour amméliorer les performances. Le processeur d'AMD équivalent est le AM5X86 qui utilise des cartes mères pour 486.

AMD développera ensuite le K5 avec le même socket (et cartes mères) que le Pentium, suivi du K6 basé sur les développements de Nexgen et Cyrix le 586.

Tous ces processeurs utilisent une fréquence interne et externe différentes: le paramétrage se fait par de petits cavaliers sur la carte mère. La fréquence maximum des mémoires Dimm utilisées est de 66 Mhz, c'est donc celle maximum du (FSB). Le multiplicateur doit être le plus faible possible pour de meilleurs performances: un processeur à 100 Mhz sera configuré avec une fréquence externe de 66 Mhz et un facteur de 1,5.

Les fréquences réelles, FSB et facteurs de multiplications de ces processeurs sont repris sur les processeurs socket 7.

En mai 1997, INTEL ajoute des instructions supplémentaires avec le Pentium MMX (ajoutées par AMD à partir du K-6). Désignées comme multimédia, elles reprennent principalement des instructions liées à la compression des données. Autre modification, le cache L1 passe de 16 à 32 Ko, ce qui va augmenter les performances. Les fréquences des processeurs MMX sont 166 Mhz, 200 et 233 Mhz

AMD propose ensuite le K6-2 avec 21 nouvelles instructions appelées 3Dnow, gérées à partir de directX 5.0 par Windows, et le K6-3 avec un cache L3 en août 1999. Le K6-3 intègre en interne un cache L1 de 64K et un cache L2 de 256K à la même fréquence que le processeur. Pour toutes les cartes mères utilisant le sockets 7 (ou plutôt le super socket 7 qui permet des fréquences supérieures), un cache L2 externe est utilisé, il sera appelé cache L3

Vitesse FSB multiplicateur
233 66 3,5
266 66 4
300 (K6-2) 66 4,5
333 (K6-2) 66 5
350 (K6-2) 100 3,5
400 (K6-2) 100 4
450 (K6-2 et K6-3) 100 4,5

5. Les Pentium II – CELERON et PENTIUM III.

Pendant qu'AMD développe son K6-2, INTEL propose le PENTIUM II:

Avec les Pentium II à 233, 266 et 300 Mhz (FSB de 66 Mhz), le chipset dédié est le 440 LX (440 FX pour quelques tous premiers). Ce chipset gère les barettes de Dimm à 66 Mhz, le bus AGP pour la carte graphique, et les disques durs Ultra-ATA à 33 MB/s. Le bus USB 1.1. fait son apparition

Quand INTEL abandonne la fabrication des MMX, les Pentium II sont trop chères et une version bridée est proposée: CELERON. Les premiers n'intègrent pas de cache L2, les suivants seront un peu plus performants avec un cache de 128K (moitié), mais à la fréquence que le microprocesseur. Ces CELERON peuvent être utilisées sur des cartes mères spécifiques en bi processeurs (même vitesse et si possible, même lot de fabrication).

Les Pentium II suivant sont 333 Mhz (mars 1998), 350, 400, 450, 500 Mhz, ... avec un FSB qui passe à 100 Mhz. Le chipset associé est le 440BX: Dimm à 100Mhz (VIA propose l'Apollo P6 qui gère les disques durs en ultra DMA/66 pour DMA/33 pour le 440BX).

Au début de 1999, le PENTIUM III (code Katmai) est identique au Pentium II (toujours sur Slot 1). Il intègrent 70 instructions multimédia supplémentaires (SSE).

6. Microprocesseur INTEL Pentium III Copermine

Avec la sortie fin 1999 du chipset CAMINO Intel 820i, le PENTIUM III codé coppermine est gravé en 0,18 microns. Les barrettes de ram sont des Dimm 133 (via une interface) et des DRDRAM (Rambus) à 300 (PC600, 1,6GB/s) et 400 Mhz (PC800). Le VIA Apollo Pro 133 gère lui les SDRam 133 Mhz, les performances augmentent de 4 à 7 % par rapport à un INTEL 440 BX selon le type de Ram (2 types de mémoires 133 sont proposées, les PC133 et les VCM133 qui gèrent mieux les temps d'attente).

4 versions pour chaque fréquence sont parfois proposées simultanément selon la taille de la gravure et la fréquence du bus externe. Voici par exemple les caractéristiques d'un Pentium III à 600 Mhz suivant la lettre accolée au code:

FSB 100 Mhz, gravure 0,25 micron (Katmai) 600
FSB 133 Mhz, gravure 0,25 600B
FSB 100 Mhz, gravure 0,18 micro 600E
FSB 133 Mhz, gravure 0,18 micron 600EB

Les PENTIUM III gravés en 0,18 microns (COPPERMINE) exploitent une mémoire L2 de 256Ko à la même fréquence que le processeur, pour 512Ko, mais à la moitié de la vitesse, pour ceux gravés en 0,25 microns (anciens), ce qui permet un taux de transfert de 9,6 GB par seconde pour un PE III 600E (ou EB) en 256 bits pour 2,4 GB/s pour un Pentium III 600 normal qui fonctionne en 128 bits avec la moitié de la fréquence.

La dernière version est le Tualatin  (1 à 1,33 Ghz) avec cache L2 intégré de 256 KB et la version Pentium III S (serveur, avec 512 KB de cache L2), seule version du Pentium III officiellement multi-processeur SMP.

7. L'Athlon, Duron et Thunderbird d'AMD

Sorti en mai 1999, l'Athlon prend pour la première fois le dessus en terme de performances par rapport à Intel et son Pentium III. Il utilise 22 millions de transistors contre 9,5 millions pour un Pentium III Katmai.

Par rapport au Pentium III, l'Athlon intègre 3 unités de calcul en nombres réels (coprocesseurs mathématiques), pour seulement 2 dans un Pentium II ou III (1 seule pour les  K6-3). Si les unités développées par Intel a toujours été supérieure à celles d'AMD, les 3 unités des Athlons sont chacune du niveau des Pentium III. De plus, les 2 unités des Pentium III ne peuvent pas travailler en même temps, les 3 de l'Athlon, oui!

La deuxième différence vient des mémoires caches:

La fréquence du bus externe d'un Pentium III est limitée à 100 et 133 Mhz, l'Athlon intègre la technologie Alpha EV6 de Compaq (utilisée par ses processeurs Alpha) et accepte des bus externes à 200 Mhz (flancs montants et descendants sur 100 Mhz). Les Dimm PC133 ne gèrent pas l'EV6, c'est le passage aux barettes de DDR2 (double data Rate) qui va permettre réellement aux Athlons d'utiliser ce bus.

Les premiers Athlon utilisent le Slot A, d'apparence identique au Slot 1 d'INTEL mais les signaux (et donc les cartes mères) sont différents. Le Slot A (AMD) et le Slot One ne sont pas compatibles.

7.1 Evolution

Mi-2000, AMD remplace le slot A par le socket 462 (socket A) et propose 2 versions de l'Athlon: le Duron et le Thunderbird.

Le Duron est une version bon marché avec un cache L1 de 128 K et un L2 de 64 K à la même fréquence que le processeur. Le Thunderbird utilise également un cache L1 de 128K, mais le cache L2 passe à 256K. Ils utilisent un bus externe cadencé à 100 Mhz DDR (X2, Double Data Rate), soit 200 Mhz en pratique. Le modèle C de l'Athlon (vitesse de 1 à 1,4 Ghz) utilise un FSB de 133 Mhz

Courant 2001, l'Athlon Thunderbird est remplacé par l'XP (nom du Core Thoroughbred) avec une architecture interne différente et moins d'échauffement. Le cache L2 reste à 256 KB avec 52 nouvelles instructions complémentaires (3D Now Professionnal).  Le bus externe (FSB) évolue à 133 Mhz. AMD modifie la notation de ses processeurs en se basant sur les performances équivalentes aux processeurs INTEL: la fréquence notée sur le processeur n'est plus la fréquence effective qui est plus faible. En 2002, une version MP (version bi-processeur) est mise sur le marché.

Au troisième trimestre 2002, la fréquence externe passe à 166 MHz avec les Athlon XP 2,8 Ghz (fréquence réelle de 2,250 GHz).

Janvier 2003, AMD modifie l'Athlon avec le Core BARTON. Ce nouveau microprocesseur débute à 2500 + (fréquence réelle de 1,833 Ghz). Le cache L2 passe de 256 à 512K. Les performances à fréquences réelles identiques sont forcément meilleure par rapport au microprocesseurs précédants. Retrouver les caractéristiques des Athlon XP

Les indications de Front Side Bus reprennent la fréquence réelle du bus EV6 qui utilise les flancs montants et descendants de l'horloge. Par conséquent, un FSB de 133 tourne en fait à 266, un FSB de 166 à 333 et un FSB de 200 à 400. Les FSB effectives sont gravées sur l'étiquette sous forme de lettre: C pour 266, D pour 333 et E pour 400.

Les Duron culminant à 1,3 Ghz disparaissent début 2003. Le Sempron remplace les Athlon XP en janvier 2004. Pour les premiers modèles, seule la structure change, ils sont identiques aux Athlons XP. 

8. Microprocesseur Pentium IV (fin 2000)

En 2000, Intel propose une nouvelle architecture interne (Netburst) avec la sortie du Pentium IV. Ses caractéristiques:

8.1. Caractéristiques.

Les 70 supplémentaires SSE (Streaming Simd Extension) date de 1999 avec les Pentium III et  utilisent la technologie SIMD (Single Instruction, Multiple Data), comme le MMX ou le 3D Now! Le SIMD permet de traiter en une seule instruction l'équivalent de plusieurs instructions de base. Le SSE 2 ajoute 144 nouvelles instructions, principalement dédiées à la gestion de la mémoire RAM et des cache internes mais aussi à la manipulation de nouveaux types de données (nombres entiers de 128 bits en 1 cycle et nombres réels double précision sur 64 bits en un cycle pour deux données).

Comme le 3D Now! et le MMX, les applications doivent être spécifiquement programmées (compilées) pour pouvoir être utilisées.

Remarquez le support sur les cotés du processeurs pour le ventilateur de "forte taille" puisqu'il pèse dans les 450 gr.


A gauche le Socket 423, à droite le Socket 478

8.2. Evolution

Notations des Pentium IV, mi -2004

En 2006, l'architecture est remplacée par l'Intel Core qui consomme moins, mais surtout permet de monter plus haut en fréquence. La taille du pipeline est également diminuée, diminuant le temps de latente lors des transferts mémoires.

9. Pentium IV EE

Les Pentium IV, même utilisant l'hypertreading ne résistent pas aux performances des Athlons 64 bits (même en Windows 32 bits). INTEL a sorti une version améliorée du Pentium IV fin 2003, le Pentium IV Extreme Edition (désigné sous le core Prescott). Ses performances sont néanmoins inférieures à celles des Athlons 64 bits d'AMD. Ce processeur utilisant un FSB de 800 Mhz est clairement dédié aux joueurs. Utilisant un socket 478, il est compatible avec les cartes mères Pentium IV normales FSB800 (des incompatibilités sont toujours possibles).

Pour améliorer les performances, le cache L1 de données est doublé (16 K pour 8 K pour les Pentium IV). Le cache L2 passe de 512 kB à 1024 Ko. Le nombre de transistors passe à 125 millions pour une gravure en 0,09µ.

Ce n'est pas la seule évolution de cette architecture. Le pipeline pour le calculs d'entiers passe de 20 à 31 étages. Cette augmentation a quelques défauts. Comme nous le verrons dans l'architecture des processeurs, lors d'instructions conditionnelles, si le pipeline est chargées d'instructions A, et que l'instruction conditionnelle du programme demande la suite d'instruction B, les niveaux du pipeline doivent être vidés pour recharger les instructions correctes. INTEL s'est donc attelé à améliorer au sein du Prescot cette prédiction de branchement.

Pour compléter, le Pentium IV EE intègre le SSE 3, 13 nouvelles instructions. Comme toutes les instructions multimédia, ceci nécessite l'utilisation de programmes recompilés.

Le Pentium IV EE (Extreme Edition) est le haut de gamme des processeurs Intel bureautique. Quasiment toutes les avancées technologiques des serveurs Intel (à part le 64 bits) sont repris dans ce microprocesseur au gré des avancées technologiques. En juillet 2006, deux versions sont disponibles:

10. Sempron D'AMD

En juin 2004, les SEMPRON remplacent les processeurs Athlon XP sur le même socket A (462). Les caractéristiques sont quasiment identiques, seul le core a été modifé. La vitesse est un peu en dessous dans les premières versions. Sauf le 3100 +, ils utilisent le même socket A. Toutes les versions des Sempron passent en socket 754 au quatrième trimestre 2005. Début 2006, les Sempron sont tous remplacés par des processeurs 32 / 64 bits, remplaçant l'Athlon 64 comme processeur bureautique standard. Comme les Opteron et Athlon 64 FX, le Sempron 64 bits utilise l'Hyper-transport pour les communications inter-bridges.

Courant 2006, le Sempron passe à la mémoire DDR-2. Comme le gestionnaire mémoire est intégré au processeur, le socket est donc changé pour l'AM2.

FSB, vitesse des SEMPRON

11. Les processeurs 64 bits.

Dans le chapitre "amélioration possible des processeurs", une direction possible a été "oubliée": le passage à des instructions différentes. Depuis le 386, la taille des instructions des processeurs X86 sont de 32 bits maximum. L'évolution est de faire passer le codage de ces instructions 32 bits à 64 bits. Le principal avantage est une utilisation plus faible de la mémoire, les instructions utilisent moins d'octets. Un programme 32 bits prendra 10 lignes de programmation, la même en 64 seulement 6 ou 7 dans les cas les plus courants. Ceci implique moins de données à transférer (utilisation des bus externes) et moins d'instructions à traiter (utilisation interne du microprocesseur). Le défaut, les instructions 64 bits ne sont pas compatibles avec les instructions 32 bits. Ceci nécessite au minimum de recompiler le programme, mais pour la majorité des logiciels standards de le racheter. Les systèmes d'exploitation Windows standard ne sont pas non plus compatibles 64 Bits. Microsoft a créé une version spécifique: Windows XP 64 bits (du moins pour les processeurs AMD).

Le deuxième avantage vient de la quantité de mémoire adressable: la capacité maximum de mémoire RAM pour un processeur est de 232 bits, soit 4 GB (en pratique 3 GB). Ceci est lié à la taille des registres internes.

INTEL et AMD travaillent chacun sur des processeurs 64 bits. La philosophie est néanmoins différente.

12. AMD 64 bits

AMD développe deux microprocesseurs 64 bits: l'Opteron et l'Athlon 64 (la version FX est une amélioration du 64 au niveau cache L2). L'Opteron est la version serveur – station informatique de haute gamme, au même titre que l'Itanium et son successeur l'Itanium II. L'Athlon 64 bits pour stations est sorti en septembre 2003. Ces 2 processeurs acceptent les instruction usuelles 32 bits.

Les principales modifications par rapport à l'architecture précédente viennent du nombre et de la taille des registres (les mémoires de travail internes) qui doivent supporter à la fois les nouvelles instructions AMD64 d'AMD (MIPS64) et SSE II d'INTEL. Les Opteron et Athlons 64 bits sont gravés en 0,13 µ, tout comme les Athlon, et utilisent un socket spécifique de type 940. Le cache L2 passe de 512K à 1 MB. La gestion mémoire n'est plus dévolue au chipset, mais bien directement au processeur qui gère 2 bancs (32 bits) de DDR333.

L'Athlon 64 bits reprend 95 % du core d'exécution d'un Athlon XP avec quelques modifications importantes:

  1. Instructions SSE2: permettent de gérer de nouveaux formats de données sur 128 bits comme chez Intel.
  2. Les registres internes passent en 64 bits: la première modification est l'ajout de 8 registres sur 128 bits nécessaires aux instructions SSE2. La deuxième vient de l'extension des registres existants en 32 bits à 64 bits. Pour une utilisation sur un Windows standard, seule la partie 32 bits est utilisée. Pour XP et Vista 64 bits (plus quelques versions de 2003 et 2008 serveurs), la partie suivante est également utilisée.
  3. Contrôleur mémoire Ram implanté dans le processeur: ce n'est plus le northbridge qui gère la Ram mais directement le processeur. L'avantage est de réduire les temps de latence. Le principal défaut est qu'un changement de type de Ram oblige à remplacer le socket.
  4. Contrôleur HyperTransport: le bus inter-bridge permet de relier des processeurs entre-eux mais aussi de les relier avec le northbridge  Le bus Hypertransport offre une bande passante maximale de 6.4 Go/s (version 1.1) par direction, la version 2.0 actuelle accepte jusqu'à 22,4 GB/s par direction.
  5. Cache L2 amélioré, profitant notamment des instructions SSE2, mais aussi de la nouvelle architecture. La taille est également augmentée.
  6. Le pipeline des calculs entiers passe de 10 à 12 étages (pour 20 en Pentium IV et 31 pour le Pentium IV EE).

Ces processeurs 64 bits AMD sont plus spécifiques serveurs et sont étudiés dans le chapitre Microprocesseurs serveurs - Fréquences et caractéristiques des Athlon 64, FX et opteron.

13. Intel Core, Intel Code 2 Duo.

L'architecture Netburst pose quelques problèmes, notamment un échauffement excessif dès que l'on monte en fréquence. Ceci est lié comme nous le verrons dans la suite à la taille du pipeline. En même temps que le Pentium IV, Intel développe le Pentium M pour ordinateurs portables. Son architecture est basée sur le vieux Pentium III (remaniée) qui n'a pas ces problèmes.

En 2006, Intel sort les Intel Core Solo et Intel Core Duo basés sur ce Pentium M. Les fréquences chutent (à performances identiques) et Intel change les notations (comme pour les Pentium IV). Différentes séries sont développées pour les ordinateurs portables, mais également pour les ordinateurs bureautiques. Le socket reste le MPGA775 mais sera remplacé plus tard par le socket M (P pour les portables) et pour les derniers socket spécifiques (avec de nouveau une fois un, une fois l'autre: la mauvaise habitude d'Intel

Les série T1XXX (mono-core) et T2XXX (dual-core) sont spécifiques pour ordinateurs de bureau. Le FSB est 667 Mhz, soit moindre que les Pentium IV équivalents de l'époque. Tous ces processeurs incluent la "Virtualization Technology" (rien de bien nouveau puisque c'est la possibilité d'exécuter plusieurs instructions simultanées) mais aussi le SpeedStep (réduction de la vitesse du processeur en fonction de la charge).

Même si ces séries ne sont pas très performantes par rapport aux Pentium IV de l'époque, l'architecture semble prometteuse et permet de sortir une architecture (un peu) modifiée, le Core 2 et Core 2 Duo qui reprend une architecture 32/64 bits. Les notations changent également. La fréquence du bus externe est modifiée en 800, 1066 et même 1333 Mhz pour les plus performants actuellement (avec 4 MB de cache) en mode quadruple - la réelle fréquence est donc respectivement de 200, 266 et 333 Mhz comme pour les Pentium IV de la dernière génération. Comme d'habitude, Intel va développer l'outils marketing pour faire passer ces nouveaux modèles de processeur mais va également au niveau des performances reprendre le dessus sur les Athlon 64 d'AMD.

Fin 2007, pratiquement aucun simple core n'est fabriqué dans la gamme Intel. Ceci sonne également la fin des Celeron, malgré les versions Celeron D (dual) qui ne sont plus finalement utilisés que pour les portables.

14. Intel I7 quadricoeur.

Sorti en 2008, l'I7 série 9XX fait très vite figure d'épouvantail en termes de performances à tel point qu'Intel le laisse quasiment hors prix jusque fin 2009.

Ce processeur intègre surtout un mode turbo (Turbo Boost) qui permet d'overclocker automatiquement un ou plusieurs core de 133 Mhz (266 Mhz s'il n'y a qu'un coeur en fonction) si la demande de ressources est importante pendant un petit laps de temps (en s'assurant de ne pas griller le processeur, donc avec un contrôle de puissance dissipée, courant utilisé et température du processeur).

Octobre 2009, en même temps que la sortie de l'I5, Intel semble revenir en arrière en reprenant l'ancien bus externe QDI et le socket LPGA1156 pour les séries 8XX (et 3700 en 2011) mais en gérant directement un port PCI-E 16 bits pour cartes graphiques . Seule différence avec l'I5, il intègre de nouveau l'hypertreading. Les versions supérieures (2700) gardent les mêmes caractéristiques.

15. L'Intel Core I5 et I3.

Courant 2009, Intel avec l'I7 a le plus performant des processeur bureautique du marché (même si le prix en fait plutôt un spécialiste des jeux). Pourtant, AMD glane des parts de marché sur la partie en dessous. Intel sort en octobre 2009 l'I5 (avec quelques modèles I7 comme expliqué ci-dessus). Le bus externe revient donc en DMI mais en gardant la structure de son grand frère (sauf l'hyperthreading mais en gardant le mode turbo avec de l'overclocking un peu inférieur).

Deuxième différence, un port PCI-Express pour carte écran est directement intégré dans le processeur (mais pas dans le P55 qui est le chipset associé). En dernier, il ne gère plus la DDR3 qu'en Dual Channel.

Et le Petit I3 (2010)? C'est un processeur bureautique standard qui utilise le même socket que les I5 avec de nouveau des performances bridées (y compris le passage du 1156 au 1155 en 2011 ou même un socket personnel dans certaines séries). Suivant les modèles, l'I3 intègre soit un chipset graphique intégré (HD Graphics 2000), soit le PCI-e 16 bits. Suivant les modèles, il intégre également l'hypertreading ou non. Les mémoires caches sont réduites par rapport aux deux grands frères, de même que la vitesse du bus DMI.

Pas facile de s'y retrouver entre les différents modèles de ces 3 processeurs différents qui se mélangent suivant les versions, y compris les sockets et caractéristiques.

16. AMD en 2011

16.1. Nouvelle série FX-4100 à FX-8150

Mi- 2011, AMD modifie sa gamme avec l'introduction de la série FX sur socket AM3+ (une petite évolution de l'AM3 de départ en passant à la version 3.1 du bus hypertransport, de 2,6 à 2,8 Ghz). Ce terme n'était plus utilisé deduis 2006 et l'introduction du Phenom. 

Cette architecture a reçu le nom de Bulldozer. Cette gamme reprend 4, 6 ou 8 coeurs et peuvent travailler sur les cartes mères AM3, avec de légères pertes de performance prévisibles avec un bus de connexion externe plus lent mais aussi un flashage du Bios à prévoir pour intégrer une version compatible. Par contre, les processeurs AM3 fonctionnent sans problème sur des cartes mères et chipset AM3+.

L'architecture interne des FX est un peu particulière, elle regroupe des duals cores intégrés dans des modules de processeurs (un quadri-core reprend deux modules par exemple). Chaque module reprend 2 MB de mémoire cache L2, l'ensemble du cache L3 du processeur (quelque soit le nombre de coeurs) est de 8 MB. Chaque module peut travailler distinctement, par contre la gestion des ressources de chaque module en utilisant de grosses applications pose quelques problèmes à Windows 7, un patch est utilisable. Ceci devrait être corrigé avec Windows 8 (fin 2012). Comme Intel, AMD propose un mode turbo qui permet de dépasser temporairement la fréquence de chaque module (y compris en désactivant d'autres modules), c'est la puissance à la demande avec une gestion de la température pour éviter de "cramer" le processeur". La gestion de ma mémoire DDR3 est intégrée sur deux canaux en dual-channel (jusqu'à 1866 Mhz). Chaque module reprend deux unités de calcul (3 pour les Phenom II). 

La série de chipset associée est la série 9 (970, 980 et 990). Contrairement aux I7, le bus PCI-X est toujours géré par le chipset via l'hypertransport.

Malgré une augmentation de performance par rapport aux Phenom 4X, ces modèles restent en dessous des I7 les plus performants, notamment dans les jeux. En plus, le nombre de transistors important (2000 millions quand même, à comparer avec les 995 millions des I7 les plus performants en socket LGA1155) le fait consommer plus que son concurrent.

16.2. A6, A6 et A8.

Si les AMD FX se battent (ou plutôt essayent) avec les I7 les plus performants, les plus grosses ventes se font dans la catégorie faible et moyenne puissance: un peu comme les voitures, on vend plus de petites citadines que de Roll. C'est l'idée de cette série, utilisée par Intel dans les I3, G620 et autres processeurs pour portables.

A ce jeu, chacun va sortir ses armes, ou plutôt ses chipsets graphiques et c'est le but de cette série. Les A4 (2 coeurs) et A6 (2 ou 3 coeurs) intègrent un circuit graphique avec la série Vision:  Radeon 6450 pour les A4, 6450, 6570 et 6670 pour les A6. Ce n'est pas réellement le même principe qu'une carte graphique intégrée sur la carte mère (même s'ils utilisent tous les deux la Ram de l'ordinateur), en rassemblant dans le même circuit intégré les deux modules, la vitesse de transfert est nettement plus performante entre eux. L'A8 (4 coeurs) reprend la même architecture interne mais SANS le GPU. Cette série change de socket pour le FM1.

Petite remarque tout de même, mi-2012, on retrouve des cartes mères pour série FX (performances) avec des cartes graphiques intégrées sur la carte mère ATI série 3000 (le bas de gamme). On croit rêver, mettre les processeurs les plus performants d'AMD avec des circuits graphiques sortis en ... 2007.

En 2012, dans toutes ces séries de processeurs (plus la sortie de A10), le socket est modifié en FM2, incompatible avec le FM1, malgré les mêmes chipsets et GPU utilisés. C'est une modification d'architecture interne qui en est la cause: réduction de la consommation électrique.

N'essayer pas d'avoir trop d'informations sur les processeurs AMD actuels, Depuis leur sortie, le site du fabricant a supprimé quasiment tous ce qui ressemblait à une note technique de prêt ou de loin.

17. Et autres.

Jamais aimé le Celeron ... A 600 Mhz, il prenait une raclée par un K6-2 à 400 Mhz (je sais, c'est 1999-2000 mais quand même: il n'a jamais réellement évolué). Son seul avantage était l'autocollant sur la boîte (Intel Inside). Il y a pire, l'Atom d'Intel dédié aux netbook. AMD développe dans le même genre de performance la série E avec le E-240, E-350, ... E-450. Seule différence, AMD intègre la partie graphique dans le même circuit intégré.

Et comme pour son équivalent Intel, des fabricants de cartes mères et de "PC" (on va les appeler comme cela) sortent des ordinateurs bureautiques à base de ces processeurs: suffisant pour Internet, voire un petit peu de bureautique, mais sûrement pas pour une réelle application familiale. Leur seul avantage est lié à la consommation, moins de 15 Watt pour 40 à 100 pour les autres.

Je sais, il faudra dédoubler cette page un jour (vers 2020 pour les 40 ans du PC)

Socket 775 Intel:
Changer son processeur Pentium IV: insertion du processeur, installation du ventillateur en pratique
Fonctionnement et architecture interne des processeurs: Les différentes méthodes utilisées en interne pour améliorer les performances des microprocesseurs

La suite du cours hardware 1 > 5.A. Processeurs dédiés serveurs - 5.B. Technologie Dual-coeur Intel et AMD - 5.C. Processeurs portables

6. Les bus internes PC

< 4. Améliorer les performances

Révision18/08/2012

Le cours hardware 1: PC et périphériques. Le cours Hardware 2: réseaux, serveurs et communications - Windows

Les compétences au service de la qualité.

Les activités d'YBET informatique à Pin - Chiny