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-G- Les modes de processeurs

Les modes de processeurs font référence au mode de fonctionnement de l’ordinateur. Ils effectuent les instructions et les capacités du processeur. Le mode processeur détermine la manière dont le processeur voit et gère la mémoire vive ainsi que les tâches qu’il doit exécuter.

On distingue le mode réel, le mode protégé, et le mode réel virtuel.

LE MODE REEL

Le 1er PC équipé du processeur 8088 exécutait des instructions 16 bits à l’aide de registres internes 16 bits. Son bus d’adressage de 20 bits ne pouvait adresser que 1 Mo de ligne mémoire – 2 à la puissance 20.

Tous les logiciels crée pour ce PC ont été conçu autour d’un jeu d’instructions 16 bits et du modèle de mémoire à 1 Mo. Cela est vrai pour les applications DOS, Windows 3x. Ces applications sont compatibles avec le jeu d’instruction de ce 1er processeur. En réalité, les processeurs suivants comme le 486 ou le Pentium sont capables d’exécuter le même jeu d’instruction mais beaucoup plus rapidement.

Les processeurs du 8088 au 286 travaillent en mode réel car tous les logiciels sont contraints de se limiter à des instructions 16 bits et demeurent au sein de l’architecture de mémoire 20 bits – 1 Mo – pour laquelle ils ont été conçus.

Ces applications sont de types mono-tâches, c’est à dire que seul un programme peut s’exécuter à la fois. Un montage d’un programme peut vider la mémoire et crée un plantage système.

LE MODE PROTEGE

Il est apparu avec le premier processeur 32 bits à savoir le 386. Il définit un mode multitâche qui permet de faire fonctionner plusieurs programmes à la fois grâce à une meilleure gestion de la mémoire.

Ce mode multitâche ne fonctionne qu’avec des applications 32 bits. Le premier OS 32 bits commercialisé avec succès fut Win95, sorti 10 ans après le premier processeur 32 bits.

Ces processeurs 32 bits peuvent aussi exécuter des applications 16 bits. Ils fonctionnent en ce cas comme un 8088 turbo, c’est à dire en mode réel. Ils utilisent des instructions 16 bits et accèdent seulement au premier méga de mémoire.

LE MODE REEL VIRTUEL

C’est une émulation du mode réel à partir du mode protégé. Aussi, dans win95, on peut ouvrir une fenêtre DOS. Dans ce cas, le processeur fonctionne en mode réel virtuel. L’application ne pourra accéder qu’a 640 ko de mémoire car 384 ko de mémoire haute sont réservée aux fonctions système.

Cependant, contrairement au mode réel, d’autres applications peuvent aussi être lancé : soit en mode protégé soit en mode réel virtuel.

En réalité le processeur exécute des instructions 32 bits. Il intercepte les instructions 16 bits pour les réécrire à la volée en instruction 32 bits.

-H- Les fonctions intégrées au processeurs

GESTION D’ENERGIE – SMM - System Management Mode – Mode de gestion du système –

Destinée aux processeurs pour portables, elle permet d’allonger la durée de vie des batteries en économisant de l’énergie. Introduit à partir du 486 SX.

Elle permet à l’utilisateur de spécifier les intervalles de temps au terme desquels le processeur doit cesser partiellement ou complètement d’être alimenté.

EXECUTION SUPERSCALAIRE

A partir du Pentium. Le processeur contient plusieurs pipeline interne d’exécution d’instruction, ce qui leur permet d’exécuter plusieurs instructions simultanément. La technologie super scalaire désigne cette capacité à exécuter plusieurs instructions simultanément.

Cette architecture est généralement associé à celle des processeurs RISC – Reduced Instruction Set Computer – Le Pentium a été l’un des premiers processeurs CISC – Complex instruction set Computer – doté de la technologie super scalaire

TECHNOLOGIE MMX

Elle désigne un moyen d’améliorer la compression et la décompression vidéo, la manipulation des images, le cryptage et le traitement des entrées – sorties. Cette technologie est liée à 2 améliorations architecturales. La première a consisté à augmenter la taille de la mémoire cache interne L1.

La seconde est liée à l’implémentation d’un jeu d’instructions composé de 57 commandes supplémentaires ainsi qu’une nouvelle fonctionnalité appelée SIMD – Single Instruction Multiple Data –

EXECUTION DYNAMIQUE

C’est une combinaison de trois technologies qui permet au processeur de gérer plus efficacement les flux de données. Ces techniques sont la prédiction multibranche, l’analyse de flux de données ainsi que l’exécution spéculative.

La manière dont sont écrits les programmes peut avoir une incidence sur les performances.

La prédiction multibranche permet de prédire le flux d’un programme par l’intermédiaire de plusieurs branches. Le processeur peut anticiper les sauts ou les embranchements au sein d’un flux d’instructions. Il utilise un algorithme pour prédire les endroits ou les instructions suivantes peuvent être trouvées en mémoire.

L’analyse de flux de données : le processeur analyse et planifie les instructions à exécuter suivant une séquence optimale, indépendamment de l’ordre du programme original.

L’exécution spéculative anticipe sur le compteur du programme en exécutant les instructions susceptibles d’être nécessaire plus tard : comme les instructions logicielles en cours de traitement sont basées sont des branches prédites, les résultats sont stockées dans une réserve pour un usage ultérieur. Cette technique permet au processeur d’exécuter des instructions à l’avance puis d’utiliser les résultats déjà calculés au moment ou il en a besoin.

ARCHITECTURE A DEUX BUS INDEPENDANTS

Elle permet d’améliorer la largeur de bande et les performances du bus processeur.

Cette architecture est composée de deux bus : le bus mémoire cache de niveau 2 et le bus qui relie le processeur à la mémoire principale également appelé bus système.

Le bus de mémoire L2 peut être incorporée au processeur ce qui améliore encore les performances de celui ci. Les deux bus fonctionnent de façon indépendante.

FABRICATION D’UN PROCESSEUR

Voir doc Internet

CONDITIONNEMENT PHYSIQUE

-PGA- Associé jusqu’au Pentium Pro. C’est une matrice de broche en forme de grille, destinée à être insérée dans un support de processeur à architecture ZIF – Zéro Insertion Force – Le support ZIF possède un levier qui permet d’installer et d’ôter le processeur sans avoir à forcer.

Pour le Pentium 2, le support est cartouche SEC – Single Edgecontact Cartdridge – Cartouche à contact sur un seul bord – Le processeur et les différentes puces de mémoire L2 sont montés sur une petite carte de circuit imprimé scellé dans une cartouche en métal et en plastique. La cartouche s’insère dans la carte mère à l’aide d’un connecteur d’arête femelle appelé slot 1.

Le support socket 1,2,3 et 6 sont destinés à des processeurs de type 486. Les supports 4, 5, 7 et 8 sont destinés au Pentium et Pentium pro.

TENSIONS DE FONCTIONNEMENT DES PROCESSEURS

Elles sont variables selon les processeurs. Cette tension est réglable sur la carte mère à l’aide de connecteurs. Elle a tendance à diminuer. Un Pentium 133 était alimenté par une fréquence de 3.3 Volts alors que le P2-350 à besoin de 2.8 volts pour fonctionner. Les Pentium mobiles peuvent descendre à 1.8 volts.

PROBLEMES DE CHALEUR ET DE REFROIDISSEMENT

Plus un processeur est rapide et plus il génère de la chaleur. Celle ci doit être dissipée par l’ajout d’un ventilateur dédié au processeur : soit un dissipateur thermique – ventilateur à aileron qui utilisera un connecteur d’alimentation soit du disque dur soit de la carte mère.

Il existe aussi des dissipateurs thermiques passifs, très fiables car ils ne comportent pas de parties mécaniques. Ils se présentent sous la forme de radiateurs en lamelles d’aluminium. Ce ventilateur est particulièrement adapté au format ATX dont le ventilateur d’alimentation est conçu pour jeter directement de l’air sur le processeur.

COPROCESSEUR ARITHMETIQUE

Le coprocesseur arithmétique assure un support matériel pour les opérations à virgule flottante qui exigeraient, sans sa présence un travail trop important du processeur principal. Jusqu’au 486DX, ce processeur se présentait sous la forme d’une puce distincte, depuis il est intégré directement au processeur principal.

Il est capable d’effectuer des opérations mathématiques d’une grande complexité 10 à 100 fois plus rapidement que le processeur principal. Ces opérations sont réalisées à l’aide de nombres non entiers.

Le processeur principal travaille-lui avec des nombres entiers. Pour que le coprocesseur arithmétique travaille, il faut que les programmes le détectent et exécutent des instructions écrites pour lui. C’est effectif pour la plupart des programmes.

NOM DE CODE DES PROCESSEURS INTEL

• P4 = 486
• P5 = Pentium 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 166, 200, 233, 166 MMX, 200MMX, 233MMX et 266MMX.
• P6 = Pentium Pro et Pentium 2

LES AUTRES CONSTRUCTEURS COMPATIBLES INTEL

• AMD,
• CYRIX
• IDT WINCHIP
• transmeta

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