Le processeur est le coordinateur de toutes les tâches effectuées par un PC, ce qui signifie que sa conception interne est très importante. À l'intérieur, ce n'est rien d'autre qu'un ensemble de blocs interconnectés dans lesquels chacun remplit une fonction. La conception de ces éléments et leur interconnexion constituent ce que l’on appelle l’architecture du processeur.
Pour fonctionner, un ordinateur lit les instructions et les données.
La vitesse à laquelle un ordinateur lit des données et effectue des calculs est déterminée par la fameuse fréquence de fonctionnement visible dans toute brochure de micro et mesurée en gigahertz. Cette horloge sert à coordonner l’ensemble du système. Ainsi, en principe, un processeur de 2 GHz peut effectuer deux fois plus de travail en même temps qu’un processeur de 1 GHz, mais ce n’est pas si simple. Grâce aux progrès réalisés dans la conception de l'architecture, les avantages dépendent à chaque fois moins de cette fréquence de fonctionnement. Il peut donc arriver qu'un micro dont la vitesse est inférieure puisse effectuer plus de tâches.
Pour le comprendre, vous devez revoir l'histoire. Lors de la création des premiers microprocesseurs, ils ne pouvaient effectuer qu'une opération par cycle d'horloge et certaines, plus complexes, pouvaient même prendre plus de temps. Cependant, grâce aux changements d’architecture, tout processeur actuel est capable de traiter plusieurs instructions à la fois.
Bien entendu, chaque architecture est différente, ce qui signifie que deux processeurs fonctionnant à la même vitesse ne doivent pas fonctionner aussi rapidement.
Que se passe-t-il lorsque l'architecture est modifiée?
Lorsque l'architecture est modifiée, vous pouvez ajouter plus de blocs qui exécutent de nouvelles instructions. C'est ce qui se passe avec les jeux d'instructions SSE et AVX, par exemple.
Celles-ci permettent d’accélérer certains calculs associés aux programmes mathématiques, scientifiques, financiers et de sécurité. En incluant ces blocs, il est possible d’accroître radicalement la vitesse d’exécution. Dans certains utilitaires, vous pouvez effectuer deux fois plus de travail, voire plus, dans le même temps, mais il est nécessaire que les développeurs de logiciels recréent les programmes.
Le processus est continu, les améliorations des techniques de fabrication permettent de créer des transistors plus petits qui laissent plus d'espace pour ajouter plus de fonctionnalités. La première option qui a été prise était la plus logique. Plus de cœurs sont ajoutés, ce qui n’est rien de plus que de répliquer des processeurs simplifiés et de les interconnecter. Après cela, il a tendance à intégrer de plus en plus d’éléments au sein de la CPU. Disons que les éléments passent peu à peu de la carte mère au micro. Ils sont intégrés par exemple au contrôleur de mémoire ou à la carte graphique.
Comme cette évolution est venue, il commence à utiliser le concept d'APU au lieu de CPU. Dans un avenir pas trop lointain, il aura tendance à utiliser le système SOC (système sur puce), c’est-à-dire que tout le système se trouve dans une tablette.
Limites physiques d'un processeur
Hormis la partie logique, il ne faut pas oublier qu'un micro est un périphérique physique.
En tant que tel, il est limité dans des aspects tels que la température ou la tension. En substance, la puissance consommée par un processeur est proportionnelle à la fréquence de fonctionnement. Autrement dit, si nous augmentons la vitesse de 30%, la puissance augmentera également dans les mêmes proportions. Si le système de refroidissement, normalement un ventilateur, n'est pas capable de dissiper cette puissance, la température augmentera régulièrement jusqu'à ce que le dispositif brûle ou s'arrête.
Les fabricants, en tenant compte de cela, ajoutent des systèmes aux processeurs pour accélérer leur fonctionnement tant que nous sommes dans des limites physiques acceptables. Des exemples de technologies qui font cela sont le célèbre AMD Turbo Core et le Turbo Boost d’Intel. Le processeur peut fonctionner plus lentement si le système n’a pas besoin d’une telle vitesse d’exécution.
Bien entendu, l’architecture définit également le comportement du processeur par rapport aux autres éléments de la carte mère. Par exemple la connexion avec les mémoires ou les canaux d'accès aux cartes graphiques.
En bref, l'architecture est proche de la technologie de fabrication qui définit les caractéristiques et les performances possibles d'un microprocesseur. Comme vous pouvez le constater, tout cela rend la comparaison entre les différents processeurs de plus en plus complexe, car certains peuvent être plus rapides que d’autres dans un type d’application, mais pas tous dans d’autres.
