Processeur : ce qu'il faut comprendre
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A.
Double cœur et multitâche
Double cœur, simple cœur ou multicœur. De quoi s’agit-il ? De façon synthétique, il est illusoire de penser que la puissance d’un processeur est directement proportionnelle au nombre de cœurs qu’il possède.
Un processeur est composé de divers organes fonctionnels, dont le cœur qui regroupe le plus souvent toutes les unités relatives aux calculs. Traditionnellement, un processeur était doté d’un cœur d’exécution. Mais récemment sont apparus pour le grand public des processeurs dotés de plusieurs cœurs. Pour la plupart, il s’agit de processeurs double cœur.
Si les processeurs double cœur possèdent effectivement plus de puissance de calcul théorique, la nécessité d’œuvrer sur les mêmes tâches, ou sur des tâches liées entre elles, entraîne une perte de rendement à la façon d’un tandem qui demande aux deux cyclistes une certaine coordination. D’ailleurs, on le constate, sur le tandem, les cyclistes (correspondant aux cœurs d’un processeur) partagent une seule bicyclette (tout comme les cœurs se partagent un certain nombre d’autres organes) et ne vont pas deux fois plus vite qu’un cycliste seul.
En revanche, sur des tâches séparées et indépendantes, chaque cœur peut pleinement fonctionner sans se préoccuper de l’autre ce qui permet d’assurer le multitâche. Dans la pratique cela se traduit par une plus grande fluidité quand plusieurs programmes sont lancés et utilisés en même temps. On constate même une accélération remarquable des logiciels programmés dans l’exécution de tâches non liées. Ces logiciels sont appelés "multithread", mais malheureusement, ils sont largement minoritaires face aux logiciels plus classiques. Les jeux, par exemple, tirent rarement parti des processeurs multicœurs, alors que les logiciels de traitement multimédia sont plus souvent programmés de façon à être "multithread" (vidéo, photo, audio).
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B.
La fréquence : régime de fonctionnement du PC
La fréquence de fonctionnement (en GHz) est au processeur ce que le régime est au moteur d’une automobile. C’est simple : plus la fréquence est élevée, plus le processeur peut effectuer de tâches en une seconde. Mais attention ! Si la fréquence est le critère qui vous permet de juger de la célérité d’un processeur, il ne faut pas se baser sur cette seule valeur. Car comme pour le moteur d’une voiture, le régime n’est pas tout. Certes, la puissance d’un processeur peut être augmentée avec le nombre de cœurs dont il dispose, mais également par l’efficacité de son architecture interne (rendement moteur/couple).
En effet, là où un processeur peut effectuer trois tours par seconde, un autre aura peut-être besoin de cinq tours par seconde suivant les choix effectués lors de la conception de l’architecture.
On comprend alors qu’on ne peut comparer la puissance de deux processeurs qu’au sein d’une famille utilisant la même architecture et le même nombre de cœurs.
D’ailleurs, la course au MHz (1 000 MHz = 1 GHz) a été freinée car en multipliant les cœurs et en changeant les architectures, on peut gagner de la puissance en calcul tout en s’affranchissant des inconvénients de la montée en fréquence, à savoir : la surchauffe des processeurs qui ne leur permet pas de figurer dans de petits ordinateurs portables ou encore la pollution sonore inhérente à la nécessité de refroidir efficacement les composants avec des ventilateurs puissants (donc bruyants).
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C.
La mémoire cache
On parle souvent de la mémoire cache. Elle est parfois appelée cache L2 ou mémoire cache de niveau 2. À caractéristiques constantes, plus il y a de mémoire cache et mieux le processeur se porte. En effet, plus la mémoire cache est grande, plus elle peut contenir d’informations et moins la mémoire vive de l’ordinateur devra être sollicitée, ce qui économise du temps.
Il s’agit en réalité d’une mémoire embarquée à l’intérieur du processeur. Elle constitue l’un des organes de fonctionnement d’un processeur et a pour avantage de fonctionner au même rythme que lui (contrairement à tous les autres types de mémoire). Elle stocke et donne de façon immédiate les informations les plus cruciales pour mener à bien les calculs en un minimum de temps. Bien entendu, il existe différentes mémoires cache, mais un ouvrage entier serait nécessaire pour saisir tous les tenants et aboutissants de ces technologies.
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D.
Conception et architecture interne
Tous les processeurs pour ordinateurs grand public sont de nature à traiter des informations au format « x86 ». De fait, ils ont des caractéristiques communes qui se retrouvent dans leur architecture. Ainsi les organes et les fonctions qui leur sont attribués sont globalement les mêmes. C’est dans la mise en œuvre que les différences apparaissent.
On trouve aujourd’hui deux architectures qui sont déclinées pour les processeurs mobiles et sédentaires : l’architecture Core d’Intel et l’architecture K8 d’AMD. Chacune a ses qualités propres : le Core aura un avantage sur les processeurs mobiles ou dotés d’un petit nombre de cœurs (un ou deux), AMD, lui, aura un avantage sur les processeurs ayant un grand nombre de cœurs. Haut de page
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E.
Finesse de gravure
Exprimée actuellement en centièmes de micromètres (0,09 µ), la finesse de gravure constitue un paramètre important. Il arrive souvent que dans une même famille de processeurs il y ait des finesses de gravure différentes. Dans l’écrasante majorité des cas, à caractéristiques constantes, il vaut mieux opter pour le modèle qui bénéficie de la finesse de gravure la plus petite.
La raison est qu’il s’agit d’un procédé de fabrication qui vise à "écrire" le plus finement possible sur le silicium les transistors qui sont la base de tout processeur.
De par leur miniaturisation les circuits demandent moins d’énergie pour transmettre l’information, donc ils chauffent moins. Et moins il y a de chaleur dégagée, plus on s’éloigne de la température maximale au-delà de laquelle les informations ne passent plus. La marge ainsi gagnée peut soit servir à l’intégration dudit processeur dans des ordinateurs plus petits (plus sensibles aux dégagements thermiques), soit à augmenter les fréquences de fonctionnement (et donc la température).
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F.
Des optimisations astucieuses
Chaque constructeur a sa petite technologie d’optimisation de calcul : MMX, SSE, SSE2, SSE3, etc. Il s’agit d’optimisations internes qui ont pour but de faciliter les calculs massifs de données que demandent les logiciels lourds (multimédia, conception, calcul scientifique, etc.) En général, le périmètre d’influence de ces technologies est assez restreint et apporte peu d’avantages à une utilisation polyvalente. Ce ne sont donc pas ces types de technologies qui feront pencher la balance en faveur d’un modèle. Haut de page
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