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OBJECTIFS Le but est d'apprendre l'ensemble des techniques d'installation, de dépannage et de maintenance des équipements hardware, La formation Matériel informatique 1 rassemble le matériel informatique courant: architecture ordinateur PC (processeur, mémoire, chipset, carte écran, carte son, disque dur, lecteur CD-ROM, graveur, DVD, ...) et périphériques (imprimante, scanner, écran, ...). Cette formation permet d'assurer l'installation, la maintenance et la réparation d'un matériel informatique bureautique. Cette formation doit permettre de travailler comme technicien dans un laboratoire informatique. Périphériques Ce sont les éléments matériels du système informatique qui n'appartiennent ni à la mémoire centrale ni à l'unité de traitement. Les périphériques sont organisés en trois groupes: périphérique d'entrée, de sortie et d'entrée-sortie. Pour fonctionner un système informatique doit comprendre au minimum un périphérique de chaque sorte mais le choix des périphériques est déterminant dans la capacité à produire réellement un travail. Chaque périphérique possède des caractéristiques essentielles dédiées à un travail spécifique. Les principaux périphériques Les périphériques d'entrée permettent de coder l'information que nous voulons donner à traiter à l'unité centrale. Clavier - entrée des textes et des nombres codés sur un ou deux octets Souris - entrée d'une zone de l'écran Scanner - entrée d'une image matricielle détaillée avec une logique planimétrique > Capsule pratique (qui sera utilisée au cours 2D matriciel ) Table numérisante - entrée d'un dessin vectoriel 1

Cours Hard

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Définition et instruction de Hardware

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Page 1: Cours Hard

OBJECTIFS

Le but est d'apprendre l'ensemble des techniques d'installation, de dépannage et de maintenance des équipements hardware,

    La formation Matériel informatique 1 rassemble le matériel informatique courant: architecture ordinateur PC (processeur, mémoire, chipset, carte écran, carte son, disque dur, lecteur CD-ROM, graveur, DVD, ...) et périphériques (imprimante, scanner, écran, ...). Cette formation permet d'assurer l'installation, la maintenance et la réparation d'un matériel informatique bureautique. Cette formation doit permettre de travailler comme technicien dans un laboratoire informatique.

Périphériques

Ce sont les éléments matériels du système informatique qui n'appartiennent ni à la mémoire centrale ni à l'unité de traitement. Les périphériques sont organisés en trois groupes: périphérique d'entrée, de sortie et d'entrée-sortie.

Pour fonctionner un système informatique doit comprendre au minimum un périphérique de

chaque sorte mais le choix des périphériques est déterminant dans la capacité à produire

réellement un travail. Chaque périphérique possède des caractéristiques essentielles dédiées à

un travail spécifique.

Les principaux périphériques

Les périphériques d'entrée permettent de coder l'information que nous voulons donner à traiter à l'unité centrale.

Clavier - entrée des textes et des nombres codés sur un ou deux octets

Souris - entrée d'une zone de l'écran Scanner - entrée d'une image matricielle détaillée avec une logique planimétrique >

Capsule pratique (qui sera utilisée au cours 2D matriciel) Table numérisante - entrée d'un dessin vectoriel CD - entrée de fichiers de toutes natures, multimédia, logiciels, données Appareils photographiques - entrée d'images matricielles avec une logique perspective Camera vidéo - entrée d'images matricielles successives avec une logique perspective Autres (microphone, capteurs thermiques, infrarouges, de mouvement, gps,...)

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Les périphériques de sortie permettent de faire sortir de l'ordinateur les informations qu'il a

traité.

Écran - sortie de visualisation rapide d'une image matricielle 2D

Imprimante - sortie sur papier d'une image matricielle 2D > Capsule pratique (qui sera utilisée au cours 2D matriciel)

Table traçante - sortie sur papier d'un dessin vectoriel 2D Machine outil - fabrication d'un objet Autres (feux de circulation, panneaux routiers,

publicitaires,...)

Les périphériques d'entrée-sortie permettent de stocker ou de faire

transiter les informations.

Stockage: disques durs et disquettes, zip Échange: réseaux

En général, on trouvera au moins les cinq premiers éléments de la série suivante:

la console l'écran

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le clavier la souris

l'imprimante les haut-parleurs

le scanner le modem

Système d'exploitation

Description du système d'exploitation

Pour qu'un ordinateur soit capable de faire fonctionner un programme informatique (appelé parfois application ou logiciel), la machine doit être en mesure d'effectuer un certain nombre d'opérations préparatoires afin d'assurer les échanges entre le processeur, la mémoire, et les ressources physiques (périphériques).

Le système d'exploitation (noté SE ou OS, abréviation du terme anglais Operating System), est chargé d'assurer la liaison entre les ressources matérielles, l'utilisateur et les applications

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Page 4: Cours Hard

(traitement de texte, jeu vidéo, ...). Ainsi lorsqu'un programme désire accéder à une ressource matérielle, il ne lui est pas nécessaire d'envoyer des informations spécifiques au périphérique, il lui suffit d'envoyer les informations au système d'exploitation, qui se charge de les transmettre au périphérique concerné via son pilote. En l'absence de pilotes il faudrait que chaque programme reconnaisse et prenne en compte la communication avec chaque type de périphérique !

Le système d'exploitation permet ainsi de "dissocier" les programmes et le matériel, afin notamment de simplifier la gestion des ressources et offrir à l'utilisateur une interface homme-machine (notée «IHM») simplifiée afin de lui permettre de s'affranchir de la complexité de la machine physique.

Rôles du système d'exploitation

Les rôles du système d'exploitation sont divers :

Gestion du processeur : le système d'exploitation est chargé de gérer l'allocation du processeur entre les différents programmes grâce à un algorithme d'ordonnancement. Le type d'ordonnanceur est totalement dépendant du système d'exploitation, en fonction de l'objectif visé.

Gestion de la mémoire vive : le système d'exploitation est chargé de gérer l'espace mémoire alloué à chaque application et, le cas échéant, à chaque usager. En cas d'insuffisance de mémoire physique, le système d'exploitation peut créer une zone mémoire sur le disque dur, appelée «mémoire virtuelle». La mémoire virtuelle permet de faire fonctionner des applications nécessitant plus de mémoire qu'il n'y a de

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Applications

Système d’exploitation

Pilotes

Matériels

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mémoire vive disponible sur le système. En contrepartie cette mémoire est beaucoup plus lente.

Gestion des entrées/sorties : le système d'exploitation permet d'unifier et de contrôler l'accès des programmes aux ressources matérielles par l'intermédiaire des pilotes (appelés également gestionnaires de périphériques ou gestionnaires d'entrée/sortie).

Gestion de l'exécution des applications : le système d'exploitation est chargé de la bonne exécution des applications en leur affectant les ressources nécessaires à leur bon fonctionnement. Il permet à ce titre de «tuer» une application ne répondant plus correctement.

Gestion des droits : le système d'exploitation est chargé de la sécurité liée à l'exécution des programmes en garantissant que les ressources ne sont utilisées que par les programmes et utilisateurs possédant les droits adéquats.

Gestion des fichiers : le système d'exploitation gère la lecture et l'écriture dans le système de fichiers et les droits d'accès aux fichiers par les utilisateurs et les applications.

Gestion des informations : le système d'exploitation fournit un certain nombre d'indicateurs permettant de diagnostiquer le bon fonctionnement de la machine.

Composantes du système d'exploitation

Le système d'exploitation est composé d'un ensemble de logiciels permettant de gérer les interactions avec le matériel. Parmi cet ensemble de logiciels on distingue généralement les éléments suivants :

Le noyau (en anglais kernel) représentant les fonctions fondamentales du système d'exploitation telles que la gestion de la mémoire, des processus, des fichiers, des entrées-sorties principales, et des fonctionnalités de communication.

L'interpréteur de commande (en anglais shell, traduisez «coquille» par opposition au noyau) permettant la communication avec le système d'exploitation par l'intermédiaire d'un langage de commandes, afin de permettre à l'utilisateur de piloter les périphériques en ignorant tout des caractéristiques du matériel qu'il utilise, de la gestion des adresses physiques, etc.

Le système de fichiers (en anglais «file system», noté FS), permettant d'enregistrer les fichiers dans une arborescence.

Systèmes multitâches

Un système d'exploitation est dit «multi-tâche» (en anglais multithreaded) lorsque plusieurs «tâches» (également appelées processus) peuvent être exécutées simultanément.

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Les applications sont composées en séquence d'instructions que l'on appelle «processus légers» (en anglais «threads»). Ces threads seront tour à tour actifs, en attente, suspendus ou détruits, suivant la priorité qui leur est associée ou bien exécutés séquentiellement.

Un système est dit préemptif lorsqu'il possède un ordonnanceur (aussi appelé planificateur), qui répartit, selon des critères de priorité, le temps machine entre les différents processus qui en font la demande.

Le système est dit à temps partagé lorsqu'un quota de temps est alloué à chaque processus par l'ordonnanceur. C'est notamment le cas des systèmes multi-utilisateurs qui permettent à plusieurs utilisateurs d'utiliser simultanément sur une même machine des applications différentes ou bien similaires : le système est alors dit «système transactionnel». Pour ce faire, le système alloue à chaque utilisateur une tranche de temps.

Systèmes multi-processeurs

Le multiprocessing est une technique consistant à faire fonctionner plusieurs processeurs en parallèle afin d'obtenir une puissance de calcul plus importante que celle obtenue avec un processeur haut de gamme ou bien afin d'augmenter la disponibilité du système (en cas de panne d'un processeur).

On appelle SMP (Symmetric Multiprocessing ou Symmetric Multiprocessor) une architecture dans laquelle tous les processeurs accèdent à un espace mémoire partagé.

Un système multiprocesseur doit donc être capable de gérer le partage de la mémoire entre plusieurs processeurs mais également de distribuer la charge de travail.

Systèmes embarqués

Les systèmes embarqués sont des systèmes d'exploitation prévus pour fonctionner sur des machines de petite taille, telles que des PDA (personal digital assistants ou en français assistants numériques personnels) ou des appareils électroniques autonomes (sondes spatiales, robot, ordinateur de bord de véhicule, etc.), possédant une autonomie réduite. Ainsi, une caractéristique essentielle des systèmes embarqués est leur gestion avancée de l'énergie et leur capacité à fonctionner avec des ressources limitées.

Les principaux systèmes embarqués «grand public» pour assistants numériques personnels sont :

PalmOS Windows CE / Windows Mobile / Window Smartphone

Systèmes temps réel

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Page 7: Cours Hard

Les systèmes temps réel (real time systems), essentiellement utilisés dans l'industrie, sont des systèmes dont l'objectif est de fonctionner dans un environnement contraint temporellement. Un système temps réel doit ainsi fonctionner de manière fiable selon des contraintes temporelles spécifiques, c'est-à-dire qu'il doit être capable de délivrer un traitement correct des informations reçues à des intervalles de temps bien définis (réguliers ou non).

Voici quelques exemples de systèmes d'exploitation temps réel :

OS-9 ; RTLinux (RealTime Linux) ; QNX ; VxWorks .

Les types de systèmes d'exploitation

On distingue plusieurs types de systèmes d'exploitation, selon qu'ils sont capables de gérer simultanément des informations d'une longueur de 16 bits, 32 bits, 64 bits ou plus.

Système Codage Mono-utilisateur Multi-utilisateur Mono-tâche MultitâcheDOS 16 bits X   X  Windows3.1 16/32 bits X     non préemptifWindows95/98/Me 32 bits X     coopératifWindowsNT/2000 32 bits   X   préemptifWindowsXP 32/64 bits   X   préemptifWindows7 32/64 bits X préemptifUnix / Linux 32/64 bits   X   préemptifMAC/OS X 32 bits   X   préemptifVMS 32 bits   X   préemptif

LE DISQUE DUR

Le composant le plus sensible dans un ordinateur est sans aucun doute le disque dur. Il stocke[ Mais ne sauvegarde pas ! ] toutes les informations qui vous sont utiles. Il remplace efficacement l’archivage papier ou sur microfiches. Malheureusement, le disque dur sait se faire oublier et souvent on constate que le disque dur est un composant extrêmement fragile lorsque celui-ci est défectueux ou tout simplement détruit.

Composition du disque dur

Le moteur principalLe moteur principal entraîne le ou les plateaux à des vitesses pouvant aller jusqu’à 4200, 5400, 7200, 10000 ou 15000 tours par minute soit plus de 100 tours par seconde ! Il doit toutefois respecter de nombreuses contraintes : être stable et fiable c'est-à-dire pouvoir générer les vitesses préconisées de façon durable et constante. Le moteur constitue une pièce

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ultra sensible et toutedéfaillance de celui-ci peut engendrer une panne sévère [ En matière de récupération de données, il s’agit tout simplement de la panne la plus complexe ! ] La rotation du moteur dégage de la chaleur et provoque l’échauffement global du disque dur. Lorsque l’on sait que la chaleur est un facteur générateur de panne, il convient de prendre des dispositions utiles afin de refroidir le disque dur surtout si celui-ci opère dans un milieu particulièrement confiné [ Boitiers de PC exigus, boitiers de disques durs externes, ordinateurs portables,etc. ]

LA CARTE MÈRE

La carte mère (Mainboard ou Motherboard) est l’un des principaux composants du PC. Elle se présente sous la forme d’un circuit imprimé sur lequel sont présents divers composants. En fait, son rôle est de lier tous les composants du PC, de la mémoire aux cartes d’extensions. La carte mère détermine le type de tous les autres composants. Ses slots détermineront le format des cartes d’extension (ISA, EISA, PCI, AGP,..). Ses emplacements mémoires détermineront le type de barrettes à utiliser (SIM 8 bit, SIMM 32 bit,..). Enfin, le socle du processeur déterminera le processeur à utiliser. La fréquence de la carte mère sera déterminante pour l’achat d’un processeur.

1.1.1. Le format

Il existe différents formats de cartes mères : AT, ATX et NLX Chacun de ceux-ci apporte leurs lots de spécialités, d’avantages ou encore de défauts. Le but de ces divers formats est de permettre un montage aisé des différents composants. Il permet aussi une meilleure circulation d’air afin de refroidir certains composants.

Désormais, ces composants sont intégrés sur la carte mère. De nouveaux connecteurs, tels que les ports USB sont aussi intégrés. Certains constructeurs n’hésitent pas à proposer en option une carte graphique ou une carte son intégrée à la carte mère. Si actuellement les cartes au format ATX sont les plus vendues, il convient de surveiller le format NLX. Ce dernier permet en effet une évolutivité plus aisée.

Le format AT - Baby-AT : Ce format fut très utilisé pour les cartes mères à base de 386, 486 et Pentium. Si ce format est sûrement le plus connu, il ne correspond désormais plus aux besoins actuels. En effet, la disposition des différents compo-sants n’en permet pas un accès aisé. De plus, la circulation d’air y est très moyenne, ce qui en rend l’usage assez peu adapté aux processeurs actuels, poussés à des fréquences élevées. Ce format est désormais remplacé par le format ATX.

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Le format ATX : Désormais, les prises sérielles, parallèle, clavier, souris ainsi que USB, sont intégrés à la carte mère. Leur position a été normalisée afin de faciliter la construction de boîtiers adéquats. Enfin, les connecteurs du contrôleur IDE et floppy sont placés plus près de ces périphériques, évitant ainsi l’usage de longs câbles.

Le connecteur d’alimentation à été totalement revu. Il est composé d’un seul connecteur, il est impossi-ble de l’insérer à l’envers. Il fournit aussi en standard une tension de 3,3V, ce qui évite l’usage d’un régulateur de tension, point faible d’une carte mère.

Ces cartes sont moins coûteuses à fabriquer que les cartes AT. En effet, la suppression du régulateur de tension, des connecteurs externes ainsi que des ventilateurs additionnels diminuent le coût global. Ces cartes sont disponibles en deux formats : ATX (9.6 par 12") ou mini ATX (7.55 par 10.3").

Le format NLX :

Nouveau format proposé par Intel. Cette fois, tout est normalisé jusqu’à l’emplacement de la moindre vis.

La carte mère n’est plus qu’une carte fille. Dans le cas d’une tour en NLX, un module prend place au fond du boîtier, et reçoit les cartes d’extension et la carte mère. Ce module comporte les connecteurs de disques et disquettes. La carte mère contiendra le processeur, la RAM, le chipset et toutes les entrées/sorties.

Avantage du format : plus besoin de retirer les cartes d’extension pour changer de carte mère. Il n’existe pas beaucoup de cartes à ce format et très peu de boîtiers pour les supporter

1.1.2. La fréquence

Une carte mère doit absolument pouvoir fournir une fréquence supportée par le processeur choisi. Jusqu’au 486, ces deux composants avaient la même fréquence, sauf dans le cas des processeurs à fréquence multipliée où la carte mère reste à la fréquence de base (par ex. 33 Mhz pour un 486 DX2 66Mhz). Cette fréquence était donnée par un oscillateur appelé aussi quartz. Attention, souvent la fréquence indiquée sur celui-ci est à diviser par deux.

Sur les cartes mères, il est possible de modifier la fréquence par Jumper.

1.1.3. Le voltage

Une carte mère est disponible dans divers voltages. C’est en fait le type de processeur qui détermine ce choix. Jusqu’à récemment, tous les processeurs étaient à un voltage de 5 V. Suite à des problèmes de dégagement thermique et d’économie d’énergie, il a été décidé de les passer à 3,3 V.

STD 3,3V CPU classiques Intel et Cyrix/IBM 6x86 à 3,3V VRE 3,53V CPU classiques Intel et Cyrix/IBM 6x86 à 3,53V

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2,8/3,3V Intel MMX et Cyrix/IBM 6x86L 2,9/3,3V AMD K6 PR2-166 & 200 et Cyrix/IBM 6x86MX 3,2/3,3V AMD K6 PR2-233

1.1.4. La pile ou l’accumulateur

Le BIOS exigeant d’être sous tension en permanence, la carte mère intègre, pour les plus anciennes, une pile.

Sur les cartes mères plus récentes, on trouvera un accumulateur généralement situé à coté de la prise clavier. Il se présente sous la forme d’un cylindre de couleur bleu vif. Cet accumulateur a une durée de vie théoriquement illimitée (mais dure en général trois ans). En effet, pour assurer une plus grande longévité, il serait nécessaire de le décharger complètement de temps en temps, ce qui est bien sûr dangereux pour le BIOS. Une fois l’accumulateur hors service, il est possible de le changer bien qu’il soit soudé. De nombreux constructeurs ont prévu un connecteur pour une pile en cas de panne.

La nouvelle génération de cartes mères possède une pile plate au lithium.

1.1.5. Montage et fixation

La carte mère doit être vissée dans le fond du boîtier, mais elle ne doit en aucun cas être en contact avec les parties métalliques de celui-ci. A cet effet, on utilise des pièces d’écartement en plastique. La position des trous pour ces taquets est standardisée, quelle que soit la taille de la carte mère. De plus, la carte mère devrait être maintenue en place par un maximum de vis. Sous celles-ci, placez une rondelle isolante. En effet, les trous prévus à cet effet sont déjà entourés d’un revêtement isolant, mais parfois la tête de la vis peut dépasser.

1.1.6. Paramétrage

La première étape, lors de l’acquisition d’une nouvelle carte mère, est de la paramétrer en fonction des composants (processeurs, mémoire cache, .. ). A cet effet, vous disposez de jumpers sorte de connecteurs que l’on peut ponter. S’ils sont reliés par un pont, on dit que le jumper est FERME (closed) alors qu’en position libre, il est OUVERT (Open). La documentation de la carte mère vous donnera la position et la configuration des jumpers. Ils sont généralement nommés J suivi de leur numéro (J1, J12,..). Parfois des SWICTHS sont proposés, leur fonctionnement est très semblable.

1.1.7. ACPI et OnNow

Les standards ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) et OnNow poursuivent un but commun : permettre au PC de revenir à la vie instantanément et réduire le bruit

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lorsqu’il n’est pas utilisé. De plus, l’ACPI permet de réduire la consommation électrique. Considéré comme une évolution de l’APM (Advanced Power Management), l’ACPI permet un meilleur contrôle de l’énergie par le système d’exploitation. Cette remarque n’est valable que pour les OS compatibles (Windows 98).

Auparavant, la gestion de l’énergie était assurée par les fonctions implémentées dans le BIOS. Cela pré-sentait deux inconvénients principaux : les fonctions différaient d’un fabricant de carte mère à un autre et il était nécessaire de se rendre dans le Bios pour modifier les réglages.

L’ACPI permet désormais une gestion standardisée d’un PC à l’autre. D’autre part, son paramétrage au travers du système d’exploitation est accessible à tous. En réalité, la norme ACPI est très complète et évidem-ment très complexe.

Grâce à cette norme, il est possible, entre autres, de laisser un PC en stand-by pendant de longues périodes avec une consommation électrique et un bruit insignifiant. Il pourra être "réveillé" via un modem, par un appel téléphonique ou même par la réception de données au travers d’une carte réseau.

Mémoire Ram: PC et ordinateur portable

9.1. Introduction - 9.2. Simm 30c - 9.3. Simm 72c, FPM, EDO et BEDO - 9.4. Mémoire

Dimm SDRam - 9.5. Direct Rambus ou DRDRam - 9.6. DDR SDRam - 9.7. DDR-II - 9.8.

DDR3 - 9.9. Précautions - 9.10. Récapitulatif - 9.11. Mémoires pour ordinateur portable -

9.12. Correction d'erreur

Comme les logiciels et données doivent obligatoirement être dans une zone directement

accessible par le processeur, chaque ordinateur PC inclut une mémoire RAM. Avec

l'évolution des PC, elle a évoluée en différents types et vitesses, avec la vitesse externe des

processeurs (FSB) et les chipsets de la carte mère. La mémoire est découpée en 3 parties (les

deux premières découlant de la structure du 8088 qui n'acceptait que 1 MB maximum de

Ram).

La plage d'adresse située entre $ 0000 et 9FFFF (hexadécimal) est utilisée par les

programmes. C'est la seule plage accessible avant le DOS 5.0. A partir de cette version, des

commandes insérées dans le fichier de configuration config.sys permettent d'utiliser les

emplacements libre de la  plage réservée ($A000 à $FFFF) et via emm386, la mémoire

supérieure (Ram pour le gestionnaire EMS - en gros les jeux de l'époque - ou NOEMS pour le

gestionnaire XMS pour Windows 3.0 et 3.1). Le DOS fait partie du cours sur les systèmes

d'exploitation repris sur ce site. 

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Page 12: Cours Hard

Les versions DOS suivantes et Win95 utilisent les mêmes commandes. A partir de

Win98, elles sont intégrées dans le système d'exploitation, les fichiers de configuration

autoexec.bat et config.sys ne sont plus utilisés que pour des programmes spécifiques avec leur

propre configuration (généralement d'anciens programmes DOS).

9.2. Simm (Single In-line Memory Module) 30c

Le 8088 (et 8086) utilisait des composants de 16 KB décodés individuellement. Avec

l'introduction de l'ordinateur de type AT, IBM remplaçait cette technique par des barrettes

reprenant toute la plage standard et haute (plus la zone supérieure à 1 MB).

Les 80286 (bus de donnée externe sur 16 bits) incluait une mémoire constituée de 2 simm

30 contacts (sur 8 bits). Les cartes mères de l'époque permettaient 4 emplacements. Les tailles

standards de ces mémoire simm 30 contacts sont de 512 KB (1 MB par 2) à 1 MB (2 MB par

2), les 2 MB n'existaient pas. De toute façon, le 80286 ne peut adresser que 16 MB de Ram au

maximum. Certaines Simm utilisaient un bit de parité pour détection d'erreur, soit 9 bits au

lieu de 8.

Avec les 80386 DX et 486 (processeurs avec bus de donnée interne et externe de 32 bits),

l'installation des barrettes de mémoire se fait par 4 simm 30c, soit généralement 8

emplacements. Les 80386SX, avec un bus de données externe de 16 bits, n'en recevaient que

2 par banc.

9.3. Les mémoires Simm 72 contacts, Simm EDO, Simm FPM, Simm BEDO

Les premiers 486 recevaient toujours ces simm 30c (par 4). Par contre, les suivant

recevaient des simm 72 contacts qui s'installaient à la pièce. Généralement, le nombre de

connecteurs mémoire était 2, parfois 3. Les Simm 30 plafonnaient à 33 Mhz, les Simm 72 à

66 Mhz, les tailles mémoires par composants étaient de 1, 4 et 16 MB.

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Page 13: Cours Hard

La version Simm FPM (Fast Mode Page) est identique, mais permet une meilleure

gestion des temps de latence avec une bande passante maximum de 147 MB/s.

Les Pentium I vont doubler la largeur du

bus de donnée (64 bits, même si le processeur

reste 32 bits), les Simm 72c s'insèrent par deux

barrettes. Les EDO utilisées dans les dernières versions ( Extended Data Out) et la version

HPM (Hyper Page Mode) sont aussi des amélioration des temps de latence. La bande passante

passe à 264 MB/s. Ces versions ne sont pas compatibles avec les ordinateurs à base de 486, ni

la majorité des imprimantes laser de l'époque.

Les ram BEDO (Burst EDO, EDO en salve) sont des améliorations du type EDO mais

peu de chipset les acceptent, donc peu utilisées.

A part quelques modèles qui reprenaient le type sur une étiquette, aucune différence

d'aspect entre une barrette Simm 72 standard et une EDO. Le mélange des deux types par

banc est possible sur une carte mère mais les EDO sont souvent vues comme standard par le

BIOS dans ce cas.

9.4. Mémoire Dimm (SDRam)

Version suivante, les Dimm (Dual-inLigne Memory Module) sont reconnues par les

Pentium I à partir des chipsets 430 VX. Ce sont des Ram sur 64 bits (72 bits avec parité). La

fréquence de départ est de 66 Mhz , elles ont évoluées vers 100 Mhz (10 nanosecondes,

PC100) et 133 Mhz, utilisée par les Pentium III Copermine et l'Athlon (PC133 - 7

nanosecondes). Deux modèles sont proposés: les PC133 et les VCM133 qui gèrent mieux les

temps d'attende (un peu plus rapide). Les tailles standards des SDRam sont de 32, 64, 128,

256 et même 512MB.

 

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Page 14: Cours Hard

Quelques problèmes d'incompatibilité liés au chipset sont à prévoir. Par exemple, un 440

BX ou équivalent détecte généralement une barrette Dimm de 256 MB comme 128 MB.

9.5. Direct Rambus ou DRDRam ou RDRam

La DRDRam est uniquement utilisée par les

microprocesseurs Pentium III et premiers Pentium

IV avec un chipset Intel (les autres fabricants de

chipsets préférant à l'époque les Dimm ou même les

DDR). Développée par la firme Rambus,(dont elle

prend le nom), le transfert se fait sur les flancs

montants et descendants de l'horloge, doublant le

taux de transfert.

Le Coppermine (Pentium III), couplé avec le I820 et le i850 (couplé au Pentium IV)

permettent de gérer les DRDRam à 300 Mhz (Rambus PC600) et DRDRam 400 (Rambus

PC800). Le Pentium III, FSB limité à 133 Mhz tire peu profit de ce type de mémoire. Elle est

surtout utilisée par les transferts DMA, notamment le bus AGP 4 X de l'époque. C'est

différent pour les Pentium IV.

Les barrettes DRDRam ont une largeur de 16 bits (18 avec la parité éventuelle). La 

bande passante va de 1,2 GB /s (300 Mhz - RDRam PC600) à 1,6 GB/s (400 Mhz - DRDRam

PC800).

Par comparaison, la SDRam PC100 (Dimm à 100 Mhz) est limitée à 800 MB/s et la

PC133 à 1,06 GB/s. Nativement, la technologie utilise 2 canaux distincts. Néanmoins, le bus

bi-canal étant sous licence Rambus, INTEL n'a pas utilisé qu'un seul canal, bridant les

performances des mémoires RDRam. Son prix élevé l'a également fait disparaître au profit de

la DDR SDRam.

9.6. DDR SDRam (DDR dans le langage courant)

Egalement de type "Double Data Rate SDRam", elle double le taux de transfert de la

SDRam. Elle est moins chère que la RDRam Rambus mais avec des performances

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Page 15: Cours Hard

équivalentes puisqu'elle exploite aussi les deux flancs de l'horloge. Elle est utilisée autant par

AMD que par Intel avec les Pentium IV avec des chipsets associés comme le i845D d'Intel

Les derniers modèles de barrettes implantent une petite EEROM qui enregistrent les

paramètres de la mémoire. Elle est lue par le BIOS via SPD. Quatre versions sont utilisées sur

le marché: 

la DDR PC 1600 (tournant à 200 Mhz en interne, 100 en externe), soit un taux de

transfert de 100 * 2 * 8 lignes = 1600 MB/s

PC2100 qui tourne à 266 Mhz, (133 en externe, soit la vitesse du Front Side - vitesse

externe du processeur - des Athlons XP). Elle offre un débit maximum de 2,1 BG/s

La DDR333 (PC2700) sortie mi-2002 offre une bande passante de 2,7  GB/s. 

Les DDR 400 Mhz (PC 3200) sont sorties mi-2003.

Pour différencier une DDR (barrette mémoire en haut) et une DIMM (barrette du bas), la

DDR inclue une seule encoche.

9.7. DDR-II

La technologie est similaire à la mémoire DDR, mais la DDR2 double le flux

d'informations transférées en interne par rapport à la première (soit 4 X celui d'une barrette

Dimm standard). Ceci double donc le taux de transfert par rapport à l'ancienne version DDR

mais au détriment du temps de latence. Par contre, comme la vitesse interne est deux fois plus

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Page 16: Cours Hard

faible, elles peuvent monter plus haut en fréquence. Le nombre de contacts passe de 184

(mémoire DDR) à 240, la tension d'alimentation descend à 1,8 V.

Le connecteur de la barrette est similaire au DDR (l'encoche est juste décalée), mais peut

utiliser le FBGA, un système d'insertion à plat, utilisé également dans les nouveaux

processeur Pentium IV au socket 775.

Ces type de Ram est notamment utilisé pour les processeurs AMD utilisant le socket

AM2 et AM2+.

9.8. DDR3

Annoncé en 2007, cette technologie a beaucoup de mal à passer sur le marché. Son

avantage principal par rapport à la DDR2 est ses différentes vitesses de 1066, 1333 (PC3-

10600) et 1600 (PC3-12800) MHz mais c'est également son point faible puisque les

processeur de 2009 les plus performants ne peuvent utiliser cette bande passante.

Pourtant, l'I7 intègre directement un contrôleur mémoire DDR3 (plus quelques chipsets

de haut de gamme pour Core2 Duo même si les avantages de performances sont plutôt faible

pour l'ordinateur). Les Phenom II et Athlon II (X2, X3 et X4) qui utilisent le socket AM3

utilisent également cette mémoire, sauf qu'AMD utilise un double contrôleur toujours

compatible avec les mémoires DDR2 (donc cartes mères AM2+).

Au niveau technique, la tension d'alimentation est abaissée à 1,5 volts, la capacité passe à

8 GB par module (soit des barrettes mémoires de 16 GB possibles pour 4 GB en DDR2). Les

temps de latence n'ont pas changés. La taille du bus de données est toujours de 64 bits avec

toujours deux transferts par cycles d'horloges, une mémoire 1600 tourne en fait à 800 Mhz.

9.9. Précautions.

On trouve parfois des cartes mères permettant d'utiliser deux types de barrettes mémoires

(souvent 3 extensions possibles). Selon le modèle (voire la fiche technique du constructeur de

la carte), toutes les possibilités ne sont pas utilisables

16

Page 17: Cours Hard

Généralement, une carte mère et un processeur accepte les mémoires de vitesses

supérieures (même technologie) mais rarement l'inverse. Quelques incompatibilités peuvent

néanmoins en découler.  Utiliser des Dimm 100 Mhz sur une carte mère à base de 440LX

(gérant jusqu'à 66 Mhz) est possible avec quelques incompatibilité à prévoir, mais pas des

Dimm 66 Mhz sur un 440 BX. Dans certains cas, K6 notamment, la carte mère permet

d'utiliser des Dimm 66 Mhz avec un bus externe processeur de 100 Mhz ( K6-2 à 350 Mhz

par exemple), mais ce n'est pas la majorité des cas et de toute façon, ça réduit les

performances.

La capacité des Ram utilisable est souvent limitée par le chipset. Par exemple, une Dimm

256 MB sera détectée comme 128 MB sur une carte mère à base de 440 BX (et chipset

équivalents).

Différentes incompatibilités avec des chipsets et des marques de mémoires peuvent aussi

arrivé. Elles reviennent de temps en temps, quoique que de plus en plus rares.

D'autres problèmes et incompatibilités seront vues en atelier et exercices pratiques.

9.10. Récapitulatif

Type de

mémoire vive

nombre de bits

(+ parité

éventuelle)

bande

passante

Processeurs

(largeur du bus de

données externe)

nombre

par banc

simm 30

Contact

8 (9)   286, 386SX

(16 bits)

par 2

      386DX, 486

(32 bits)

par 4

simm 72

contact

32 (36)   486 (32 bits) par 1

      Pentium (64

bits)

par 2

17

Page 18: Cours Hard

FPM   176

MB/s

   

EDO 32 264

MB/s

Pentium (64

bits)

par 2

SDram 66 Mhz   64 528 Mhz Pentium par 1

      Pentium II,

celeron

par 1

SDRam 100

Mhz

64 800

MB/s

Pentium II

100 Mhz

par 1

SDRam 133

Mhz

64 1,06

GB/s

Pentium III

(Via chipset VIA),

Athlon

par 1

RamBus 64 1,6 GB

(version

PC800)

Pentium III par 1

DDR, DDR2 et

DDR3

64   Pentum IV,

Core 2 Duo,

Athlon 64,

Opteron

par 1

Remarque: Pentium I, Cyrix M6, K6-2 et K6-3 (AMD) utilisent les mêmes types, liés au

socket (supersocket) 7.

9.11. Mémoire spéciale ordinateur portable.

Trois types de Ram sont uniquement utilisées dans un ordinateur portable (en

attendant la DDR-3), même si quelques anciens modèles de PC portables utilisaient des

mémoires standards. Malheureusement, même dans une technologie, les connecteurs

18

Page 19: Cours Hard

peuvent être différents suivant le constructeur de l'ordinateur et même le modèle. Pour

vérifier le type de Ram que vous pouvez ajouter, une solution est de vérifier le modèle et

les limites de capacité chez le fabricant Kingston.

So-Dimm 144 contact, équivalente à la

Dimm SDRam

So-Dimm 200 contacts, équivalente à la

DDR.

La So-Dimm DDR-2 est équivalente à la mémoire DDR2.

9.12. Correction d'erreurs

La première méthode de correction d'erreur mémoire est le contrôle de parité (historique)

comme dans les liaisons séries en ajoutant un neuvième bit (mémoires sur 9 bits au lieu de 8).

Les premiers ordinateurs PC compatibles associaient une erreur de parité à une interruption

non mascable qui provoquait l'arrêt de l'ordinateur. Cette option doit être activée dans le BIOS

et n'est plus utilisée.

Actuellement, le contrôle d'erreur est utilisé dans les serveurs avec des mémoires de type

auto-correctives ECC (Error Checking and Correcting) ou AECC (Advanced ECC)

relativement chères qui détectent et corrigent jusque 3 erreurs. La carte mère (ou plutôt le

chipset) doit accepter cette fonction. Nous les verrons avec les spécificités des serveurs

réseaux en deuxième année.

Les microprocesseurs pour 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

19

Page 20: Cours Hard

Cette partie est découpé en 4 parties:

les microprocesseurs PC pour ordinateurs bureautiques: historique et processeurs

actuels, leur technologie.

les processeurs spécifiques pour portables

les microprocesseurs serveurs (Pentium Pro, Xeon, Itanium et Opteron)

le Dual-Core.

Le processeur (microprocesseur) est le composant hardware le plus connu d'un

ordinateur. C'est l'unité de traitement des informations. De lui-même, il est incapable

d'exécuter une action, quelle qu'elle soit. Son travail se limite à lire des programmes (des

suites d'instruction en langage assembleur), à les décoder et à les exécuter. Il ne prend donc

aucune décision, se contentant d'exécuter "bêtement" ce qu'on lui demande. C'est le

programme, par des instructions conditionnelles, qui se charge de "l'intelligence" des

ordinateurs. A son avantage, il exécute ces tâches sans erreur et très rapidement. Pour une

introduction aux circuits électroniques à base de microprocesseur

Le premier microprocesseur est apparu en 1972 avec le 4004 d'Intel, destiné à un

constructeur japonais de machine à calculer. Celui-ci le refuse pour une taille (dimension)

excessive. INTEL le met alors sur le marché sans conviction mais avec le succès que l'on sait.

Les années 80 voyaient l'émergence de ces circuits avec les Zylog Z80 (compatible au niveau

instructions avec le 8080), 6800 de Motorola (dont les suivants ont été utilisés encore par les

MAC), le 6500, ... Avec l'arrivée des XT d'IBM et l'utilisation du 8088 (8086 pour les PC

compatibles), INTEL devenait le premier fabricant du marché fin des années 80.

Les processeurs de la famille INTEL compatible ont évolués. Avant d'examiner tous

les tours de passe que les concepteurs de microprocesseurs utilisent actuellement pour

améliorer les performances (structure des microprocesseurs), un petit historique des modèles

utilisés dans les ordinateurs PC et de leurs caractéristiques.

2. Le 8088 et 8086.

Premier microprocesseur de la famille PC (Personnal computer), le 8088 (utilisé par

IBM concepteur du PC) utilise un bus de donnée interne de 16 bits, mais de 8 bits en externe.

20

Page 21: Cours Hard

Le 8086 (utilisé par les copies du PC XT), totalement compatible au niveau des instructions,

possédait un bus de données complètement sur 16 bits. 

Le PC est sorti en 1980 sous la dénomination de XT. Malgré son prix élevé, le XT

avait de multiples avantages sur la concurrence.

Bus périphérique (des connecteurs pour implanter les cartes) de type 8 bit ISA. C'est

ce que l'on appelle un système ouvert.

Capacité mémoire extensive par socket. Un commodore 64 incluait d'office 64 MB de

mémoires. Le XT pouvait en accueillir 640 MB, même si à l'achat, la capacité était inférieure.

Le système d'exploitation n'est pas en mémoire ROM, mais bien implantée sur une

disquette. Et voici les réels débuts de Microsoft au niveau systèmes d'exploitation avec le

DOS que nous verrons en systèmes d'exploitation.

Une large partie des adresses et interruptions dans le PC sont normalisées, y compris

pour des périphériques futurs. Avec l'implantation du bus ISA, une plage d'adresse est

réservée pour des cartes périphériques, une autre pour la mémoire. Ceci permet de changer de

carte écran sans remplacer de PC. 

Comme le schéma électronique de la carte mère était à base de circuits TTL très

courants (74LS), les copies de cet ordinateur étaient faciles, c'est ce qu'on appelait les clones

et actuellement: produits blancs, OEM, PC assemblés, ...

3. 286 - 386 - 486.

Deux ans plus tard, IBM sort l'AT à base du microprocesseur 286 d'INTEL. De

performances supérieures (de 8 à 16 Mhz), le bus de données est totalement 16 bits. Le bus

ISA passe également en 16 bits.

IBM implante quelques nouveautés comme une horloge (RTC - Real Time Clock), un

BIOS sur EPROM et le Setup, sauvegardés par une batterie. Le bios est le firmware du PC et

sert d'interface entre l'électronique du PC et le système d'exploitation. Sauf quelques systèmes

d'exploitation UNIX du début des années 80, tous passent par ce BIOS pour récupérer les

informations.

21

Page 22: Cours Hard

La mémoire est également modifiée. Elle n'est plus composée de petits composants

que l'on rajoute, mais par un banc de mémoire (barrette) couvrant l'ensemble de la plage

mémoire basse de 1 MB, également les zones mémoires réservées dite mémoire haute.

3.1. Le 386.

Sorti en 1991, c'est ici que commencent les réels améliorations de structure. INTEL

sort tout d'abord le 386DX à 25 et 33 Mhz. Son bus de données est de 32 bits, en interne et en

externe. Comme son prix est élevé et les mémoires Ram chères, Intel sort une version réduite

du processeur, le 386SX avec un bricolage identique au 8086, bus de donnée interne de 32

bits, mais externe de 16 bits. AMD sort son premier processeur 386DX avec un peu de retard,

cadencé à une fréquence de 40 Mhz, totalement compatible avec le 386 d'INTEL.

Les cartes mères avec une mémoire cache externe L2 font leur apparition. Cette

mémoire tampon plus rapide que la mémoire normale conserve les lignes de programmes et

données les plus utilisées pour les renvoyer au processeur plus rapidement, ce qui améliore les

performances.

Ce processeur utilise 3 modes de fonctionnement

Mode Réel (Real): le processeur travaille comme un simple 8088, méthode identique

au 286.

Mode protégé (protected): le microprocesseur peut utiliser toutes les possibilités des

80286, plus les instructions spécifiques du 386 avec un adressage mémoire jusqu'à 4 GB

Mode virtuel (virtual), émule plusieurs sessions de 8086, utilisé à partir de Windows

95.

Intel propose également un processeur spécialisé pour les 80386, le coprocesseur

mathématique 80387 (spécialisé en virgule flottante) qui augmente les performances pour les

jeux, dessin technique, ...

3.2. Le 486.

INTEL sort le 486 de type DX avec un socket 1 le premier avec le coprocesseur

mathématique directement implanté dans le microprocesseur. Le cache L2 externe plafonne à

22

Page 23: Cours Hard

256K. La fréquence débute à 33 Mhz, pour atteindre 50 Mhz. Pour réduire les prix, INTEL

sort le 486SX: identique au 486DX, mais sans coprocesseur mathématique intégré. Avec le

486, INTEL prend le dessus avec son co-processeur mathématique et donc des performances

Lorsque AMD arrive avec un 486 à 40 Mhz, INTEL propose le premier processeur

multiplicateur, le 486DX2-66. Ces processeurs utilisent un multiplicateur interne, pour tous

les processeurs suivants il sera externe. Sauf pour les tensions d'alimentation éventuellement

et types (marque), vous pouvez directement remplacer un 486 DX33 par un 486 DX2-66 (la

vitesse externe reste à 33 Mhz). Pour les 486DX4-100 où l'on pouvait utiliser 33 X 3, 40 X

2,5 ou 50 X 2, le choix se fait obligatoirement sur la carte mère. Attention, un DX4-100

d’Intel ne peux pas être remplacé directement par un DX4-100 de Cyrix ou d’AMD.

Depuis les 486DX2, les processeurs utilisent donc 2 fréquences, une interne (sa

fréquence de référence) et une externe pour les bus, appelée FSB (Front Side Bus). La tension

d'alimentation n'est plus de 5 V, mais passe à 3,3V. Les autres modèles sont DX2-50, DX2-

66, DX4-80 et DX4-100.

Depuis les 486 DX2, tous les microprocesseurs modernes doivent être montés avec

ventilateur. Les ordinateurs de marque utilisaient souvent de simples radiateurs jusqu'aux

Pentium à 120 Mhz.

Le bus VLB fait son apparition, c'est une extension de quelques broches du processeur

486 sur un connecteur ISA, incompatible avec les Pentium et autres.

4. Les Pentium (MMX), K-6, K6-2, K6- Cyrix 6X86

La principale caractéristique du Pentium d'Intel par rapport à ses prédécesseur est

l'implantation d'une mémoire cache interne L1 de 8 KB pour les programmes et 8 KB pour les

données directement dans le processeur.

Suit directement en juin 1994 la sortie d'un microprocesseur avec une architecture

interne révolutionnaire, le NexGen 586. Ses instructions sont totalement compatibles avec

celles du Pentium, ses performances plus rapides mais pas le socket (brochage). Les cartes

mères sont difficiles à trouver et finalement la firme disparaît, rachetée par AMD qui

appellera son premier "Pentium" AM5X86. Il est équivalant en performance mais utilise des

23

Page 24: Cours Hard

cartes 486. AMD poursuivra avec le K5 compatible broche à broche (et donc carte mère) avec

le Pentium, suivi du K6 et Cyrix le 586. Le K5 n'est pas très performant et sera vite remplacé

par le K6, développé sur base du Nexgen 586.

Les Pentium 60 et 66 Mhz utilisent un socket spécial, les suivants utiliseront le socket

de type 7.

De nouveau, il va falloir utiliser des facteurs de multiplication entre la vitesse interne

et celle externe (FSB). Au contraire des 486 DX2-66, le multiplicateur doit être signalé sur la

carte mère. La fréquence externe est liée à la vitesse des DIMM de l'époque (66 Mhz

maximum). En cas de choix, plus la vitesse externe est rapide, plus le PC sera rapide. Par

exemple, pour un Pentium 100: un PC configuré en 1,5 X 66 sera plus rapide qu'en 2 X 50.

Les fréquences réelles, FSB et multiplicateurs sont repris sur la page Caractéristiques

des processeurs socket 7

En mai 1997, INTEL rajoute des instructions supplémentaires dans son

microprocesseur et l'appelle le Pentium MMX. Elles sont notamment dédiées à la

compression, même si elles sont répertoriées comme "MULTIMEDIA", terme publicitaire à

la mode à l'époque. En même temps, le Pentium comportait un cache L1 de 16 K, le Pentium

MMX de 32 K (partagé pour moitié entre les données et les programmes). AMD rajoute les

mêmes instructions dans son K-6. Les fréquence des Pentium MMX sont 166 Mhz, 200 et 233

Mhz

AMD continue avec le K6-2 avec le même socket qui ajoute 21 autres nouvelles

instructions (3Dnow, implanté dans directX 5.0 de Microsoft) pour concurrencer le Pentium II

et un cache L3 en août 1999 dans le K6-3. Le K6-3 utilise un cache L1 de 64K et un cache L2

de 256K à la fréquence du processeur. Comme pour tous les processeurs sockets 7, le cache

L2 est néanmoins toujours intégré sur la carte mère, ce qui sera le Cache L3

Vitesse FSB multiplicateur

233 66 3,5

266 66 4

24

Page 25: Cours Hard

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

Les Pentium MMX, K6 (équivalents aux MMX), K6-2, K6-3 et MII de Cyrix utilisent

toujours le socket 7 avec une évolution vers le supersocket 7, compatible montant qui accepte

des fréquences supérieures.

5. Les Pentium II – CELERON et PENTIUM III.

Alors qu'AMD prépare le K6-2, INTEL sort le PENTIUM II:

le cache L2 n'est plus implanté sur la carte mère mais directement géré par le

processeur et implanté sur son boîtier. La fréquence du cache est la moitié de celle du

microprocesseur.

nouveau connecteur pour l'insérer sur la carte mère, le slot one. Ce socket est remplacé

mi-2000 par les 370 (Celeron) et FC-PGA (Pentium III). Des adaptateurs permettent le

passage d'un slot one à un socket 370 PPGA / FC-PGA avec des incompatibilités si les

marques adaptateurs - cartes mères sont différentes. Le FC-PGA est identique au 370, avec

juste quelques broches supplémentaires.

son architecture est totalement RISC

Avec les Pentium II à 233, 266 et 300 Mhz (FSB de 66 Mhz), le chipset utilisé est le

440LX (440FX pour les tous premiers modèles) qui gère les Ram Dimm à 66 Mhz, le bus

AGP pour carte graphique, et les disques durs Ultra-ATA à 33 MB/s. Le bus USB 1.1. fait son

appaition

25

Page 26: Cours Hard

Quand INTEL abandonne les PENTIUM MMX, les Pentium II sont trop chères, la

firme sort le CELERON pour les PC de bas de gamme. Les premiers modèles n'incluent pas

de cache L2, avec des performances très faibles. Les modèles suivants en intègrent 128K

(moitié), mais à la même fréquence que le processeur. Ces versions de CELERON peuvent

être utilisées en bi-processeur (même vitesse et si possible, même lot de fabrication).

Les modèles Pentium II suivant sont de 333 (mars 1998), 350, 400, 450, 500 Mhz, ...

avec un FSB (vitesse externe) de 100 Mhz. Le chipset dédié est le 440BX qui gère la mémoire

Dimm à 100Mhz (VIA sort l'Apollo P6 qui gère en plus la norme ultra DMA/66 pour 33 au

440BX).

Sorti début 1999, les PENTIUM III (Katmai) sont identiques au Pentium II (toujours

Slot 1) mais intègrent 70 instructions multimédia supplémentaires (SSE). Ces fonctions

permettent d'obtenir plusieurs résultats en une seule instruction.

6. Microprocesseur INTEL Pentium III Copermine

Avec la sortie fin 1999 du chipset CAMINO 820i, les PENTIUM III coppermine sont

gravés en 0,18 microns, utilisent les mémoires Dimm 133 (via une interface) et les DRDRAM

(Rambus) à 300 (PC600, 1,6GB/s) et 400 Mhz (PC800). Le VIA Apollo Pro 133 gère 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 et sont plus rapides).

INTEL sort en même temps 4 versions du même microprocesseur, selon la taille de la

gravure et la vitesse du bus extérieur. Voici par exemple les caractéristiques d'un Pentium III

à 600 Mhz suivant la lettre accolée au code:

Bus 100 Mhz, gravure 0,25 micron

(actuel)600

Bus 133 Mhz, gravure 0,25 600B

Bus 100 Mhz, gravure 0,18 micro 600E

26

Page 27: Cours Hard

Bus 133 Mhz, gravure 0,18 micron 600EB

Toutes les versions n'existent pas. Les PENTIUM III gravés en 0,18 microns

(COPPERMINE) exploitent une mémoire L2 de 256K mais à la même vitesse que le

processeur, pour 512k, mais à la moitié de la vitesse, pour ceux gravés en 0,25 microns

(anciens). Ceci donne un taux de transfert de 9,6 GB par seconde pour un PE III E (ou EB) en

256 bits pour 2,4 GB/s en Pentium III 600 normal qui fonctionne en 128 bits avec la moitié de

la fréquence. Les copermine à 133 Mhz sont interfaçables par le i820 d'INTEL. Celui-ci

n'accepte pas les Dimm 133 Mhz, mais les RamBus nettement plus chères dans les versions

FSB 133.

Le dernier core est le Tualatin, développé en version station de travail (1 à 1,33 Ghz)

avec cache L2 On died de 256 KB et la version Pentium III S (serveur, avec 512 KB de cache

L2), seule version de Pentium III officiellement multi-processeur SMP.

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

Sorti en mai 1999, ce microprocesseur est le premier de la génération 7. L'Athlon

prend pour la première fois la tête vis à vis des Pentium III en performance. Il intègre 22

millions de transistors contre 9,5 millions pour un Pentium III Katmai.

Quelles sont les caractéristiques de l'Athlon par rapport au Pentium III et au précédents

AMD: tout d'abord 3 unités de calcul en nombres réels (virgule flottante), pour 2 pour les

Pentium II et III (1 seule pour les anciens AMD). Si l'unité installée dans les Pentium a

toujours été supérieure à celle des K6, 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 caches intégrés au processeur:

Cache L1 de 32 kB pour les Pentium III, 128K pour l'Athlon

Cache L2 débute à 512 KB jusqu'à 8 GB pour l'Athlon, à comparer avec les 512k pour

les Pentium II et III (128K pour les Celeron). 

27

Page 28: Cours Hard

Une autre différence est la fréquence du bus externe. Les Pentium III sont limités à

100 et 133 Mhz en bus externe, l'Athlon utilise la technologie Alpha EV6 de Compaq (utilisée

par les processeurs Alpha) pour accepter des bus externes à 200 Mhz (flancs montants et

descendants sur 100 Mhz), mais ne gère que des mémoires PC133 (mémoires Dimm). C'est le

passage aux mémoires DDR (double data Rate) qui permet réellement aux Athlons de tourner

à plein régime.

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.

5.10.1 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 et utilise un cache L1 de 128 K et un cache L2

de 64 K à la même fréquence que le microprocesseur. Le Thunderbird utilise également un

cache L1 de 128K, mais le cache L2 est doublé à 256K, aussi à la même vitesse que le

processeur. Ces processeurs utilisent un bus externe cadencé à 100 Mhz DDR (Double Data

Rate, X2) qui correspond dans la pratique à 200 Mhz. 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, garantissant moins d'échauffement,

avec une protection contre la surchauffe. Le cache L2 reste à 256 KB avec 52 nouvelles

instructions complémentaires appelées 3D Now Professionnal.  Le bus externe (FSB) des XP

passe à 133 Mhz. Nous verrons que la vitesse n'est plus la seule mesure des performances.

Depuis les XP, la vitesse effective des processeurs n'est pas celle sur la quelle ils sont vendus

mais celle équivalente des processeurs Intel. En 2002, une version MP (version bi-processeur)

est mise sur le marché.

Au troisième trimestre 2002, la fréquence externe est augmentée pour passer à 166

MHz avec les Athlon XP 2,8 Ghz (cadencé en fait à 2,250 GHz). Cette montée provoque

quelques problèmes de compatibilité avec les cartes mères à 133 Mhz mais améliore les

performances.

28

Page 29: Cours Hard

Janvier 2003, AMD modifie l'Athlon avec le Core BARTON. Ce nouveau

microprocesseur débute à 2500 + (fréquence réelle de 1833 Mhz). Le cache L2 passe de 256 à

512K. Les performances à fréquence réelle équivalente sont forcément meilleure par rapport

aux Thoroughbred. 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 vitesses externes 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 ont disparus 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. 

5.11. Microprocesseur Pentium IV (fin 2000)

En 2000, Intel sort le Pentium IV, basé sur une nouvelle structure interne,

l'architecture Netburst. Comme caractéristiques:

un pipeline sur 20 niveaux contre 10 pour les Pentium III et

Athlon de l'époque. Les derniers modèles montent jusque 31.

la possibilité d'exécuter des instructions dans le désordre,

notamment si les données ne sont pas dans le cache

Le cache L1 d'instruction reçoit dorénavant jusque 12.000 instructions prédécodées en

RISC contrairement aux modèles standards qui conservent des instructions CISC compatibles

8088.

5.11.1. Caractéristiques.

42 millions de transistors

Registres internes toujours en 32 bits.

Nouveau socket PGA 423 (remplacé mi-2001 par le µPGA 478).

144 nouvelles instructions SSE2 gérées par DirectX 8.0

29

Page 30: Cours Hard

Unité de calcul modifiée (2 ALU tournant au double de la vitesse interne du

processeur, une unité en "Virgule flottante").

La mémoire cache L2 reste à 256 K (portée à 512 K début 2002) mais est amélioré, la

bande passante passe de 14.9 GB /s pour un PIII à 1 GHz à 41.7 GB /s pour un P4 à 1.4 GHz.

Le cache L1 ne contient plus que 8 KB pour les données mais la partie réservée aux

instructions sont maintenant gardées pré-décodées en RISC ("Instruction Trace Cache"). Ce

cache programme peut contenir jusque 12.000 instructions, ce qui n'est pas sans conséquences

en cas de mauvaise prédiction de branchement.

La fréquence de bus (externe) est de 200 Mhz, mais passera à 400 début 2002.

La gravure est de 0,18 µ, passera à 0,15 µ début 2002.

Le SSE (Streaming Simd Extension) date de 1999 avec les Pentium III. Ces 70

commandes en assembleur supplémentaires 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 comme telles pour les utiliser.

Une autre amélioration de l'architecture NetBurst est de pouvoir exécuter des

instructions dans le désordre en passant des suites d'instructions dans certaines parties de

programmes, le temps qu'une autre unité interne la finisse.

30

Page 31: Cours Hard

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

5.11.2. Evolution

Mi 2001, INTEL remplace le socket PGA 423 Pin par le µPGA 478 Pin, sans

modification de l'architecture interne

Début 2002, le Northwood est la seconde version du Pentium 4 (P4N). La première

version portait comme nom de code Willamette (P4W). Ses caractéristiques sont les mêmes

que le P4W, si ce n'est qu'elle utilise une gravure en 0,13µm et possède 512KB de cache L2.

Elle n'est disponible qu'au format µPGA socket 478 Cette version apparaît à partir des 2,2

Ghz.

Début novembre 2002, Intel annonce un changement de tension d'alimentation pour

ces processeurs basés sur le core C-1 (0.13µ), qu'ils soient de type Pentium 4 ou Celeron. Au

lieu d'une unique tension 1,525V, ces microprocesseurs peuvent maintenant fonctionner en

1,475, 1,5 ou 1,525 Volts.

Début 2003, le Pentium IV à 3,06 Ghz inclus l'hypertreading qui émule deux

processeurs en partageant les instructions à exécuter de manière interne entre les différentes

parties dédiées au traitement.

Mi-2004, le socket 775, un format FPGA, remplace le 478 (un connecteur ZIF). C'est

le socket qui inclut les pin dorénavant. Intel en profite également pour changer les notations

de ses processeurs.

En 2005, une version Dual-core, notés Pentium IV D est également sortie.

Contrairement au Pentium IV EE, il ne gère pas l'hypertreading

31

Page 32: Cours Hard

Notations des Pentium IV, mi -2004

Série 3xx : Celeron D (bus externe de 133 Mhz -533)

Série 5xx : Pentium 4 avec cache L2 de 1 MB (anciennes versions E), de 2,66 à 3,8

GHz

série 6xx : Pentium 4 avec 2 Mo de cache de niveau 2, de 3,0 à 3,8 GHz

série 8xx : Pentium D (Dual Core) avec 2 x 1 MB de cache de niveau 2, de 2,66 à 3,2

GHz

série 9xx : Pentium EE dual core avec 2 X 2 MB de cache de niveau 2, de 2,8 à 3,73

GHz, FSB800 ou 1066.

En 2006, l'architecture est remplacée par l'Intel Core, moins gourmand en énergie,

mais surtout permettant de monter en fréquence. La taille du pipeline est également diminuée,

diminuant le temps de latente lors des transferts mémoires.

5.12. Pentium IV EE

Les Pentium IV, même utilisant l'hypertreading ne peuvent résister aux performances

des Athlons 64 bits (même en Windows 32 bits). INTEL a donc 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

donc compatible avec les cartes mères Pentium IV normales FSB800 (même si des

incompatibilités sont toujours possibles).

Pour améliorer les performances, le cache L1 dédié aux données est doublé (16 K pour

8 K pour les Pentium IV). Le cache L2 est également amélioré puisqu'il passe de 512 kB  à

1024. 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. L'augmentation de la longueur du pipeline 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

32

Page 33: Cours Hard

du programme demande la suite d'instruction B, le pipeline doit être vidé avant de recharger la

nouvelle suite d'instructions. INTEL s'est donc attelé à améliorer au sein du Prescot cette

prédiction de branchement.

Pour compléter le tableau, le Pentium IV EE intègre le SSE 3, 13 nouvelles

instructions. Comme toutes les instructions multimédia, ceci nécessite l'utilisation de

programmes recompilés en fonction de ces nouvelles instructions.

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. Actuellement

(07/2006), deux versions sont disponibles: 

la version standard avec cache de 2 MB avec une vitesse externe de 1066 avec une

vitesse maximum de 3,73 Ghz, avec Hyper-treading

l'Extreme Edition 965 Dual core avec mémoire cache L2 de 2 X 2 MB et

hypertreading. Les autres caractéristiques sont identiques à la version standard. Seul le chipset

975X accepte ce processeur.

5.13. Sempron D'AMD

Sortis 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

5.14. Les processeurs 64 bits.

33

Page 34: Cours Hard

Dans le chapitre "amélioration possible des processeurs", une direction possible a été

complètement "oubliée": le passage à des instructions différentes. Les instructions assembleur

des processeurs X86 sont de 32 bits maximum depuis le 386. 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. En effet, la taille

maximum de mémoire RAM que peut utiliser un processeur est de 232 bits, soit 4 GB (en

pratique 3 GB). Ceci est lié à la taille des registres.

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

néanmoins différente.

INTEL a conçu un vrai microprocesseur 64 bits, l'ITANIUM avec de nouvelles

instructions en assembleur totalement incompatibles avec les versions 32 bits actuelles. Ceci

réduit l'utilisation des Itanium à celle de serveur de très haute gamme. Ces machines doivent

concurrencer les systèmes UNIX de Sun notamment et pas les Sempron ou les Pentium IV.

Seuls deux versions de 2003 serveur peuvent utiliser ce composant.

Par contre, AMD développe des processeurs 64 bit pouvant tourner soit en 32 bits, soit

en 64 bits. Cette formule hybride est basé sur le MIPS64. Le choix du mode de travail se fait

au démarrage du système d'exploitation. Dans ce cas, l'architecture interne a été peu modifiée,

les registres internes en 32 bits ont simplement été allonger vers le 64 bits. En mode standard,

le processeur travaille comme un standard. S'il passe en mode 64 bits, il va simplement

34

Page 35: Cours Hard

utiliser les registres "allongés", quelques nouvelles instructions spécifiques (notamment liées

à l'adressage de la mémoire RAM supérieure à 4 GB), et ne plus reconnaître quelques

instructions du 8088 plus utilisées. L'avantage reste l'utilisation de systèmes d'exploitation

standards 32 bits, voire une simple recompilation pour les versions 64. Les Athlon 64,

Phenom et Opteron utilisent ce principe. En 2006, le Sempron est également passé en 32/64

bits avec le socket 754 + hyper transport 1.1..

Le XEON 64 bits utilisent le même principe qu'AMD depuis 2004 avec l'architecture

NOCOMA, les instructions sont compatibles.

5.15. 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 actuels, 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.

35

Page 36: Cours Hard

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.

5.16. Intel Core, Intel Code 2 Duo.

L'architecture Netburst, quoique prometteuse au départ, pose quelques problèmes,

notamment un échauffement excessif dès que l'on monte en fréquence. Ceci est lié comme

nous le verrons dans le chapitre sur l'architecture des processeurs à la taille du pipeline. En

même temps que le Pentium IV, Intel développe le Pentium M, spécifique aux ordinateurs

portables. Son architecture est basée sur le vieux Pentium III (remaniée) et lui n'a pas ces

problèmes d'échauffement.

En 2006, Intel sort les Intel Core Solo et Intel Core Duo basés sur ce Pentium M. Les

fréquences chutent automatiquement (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 les versions spécifiques

pour ordinateurs de bureau. Le FSB est 667 Mhz, soit moindre que les Pentium IV équivalents

36

Page 37: Cours Hard

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 ne sont fabriqués 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.

5.17. 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.

Comme AMD, le processeur gère directement de la mémoire (DDR3, un nouveau

modèle plutôt chère au début) et sur trois canaux au lieu du Dual Chanel pour les concurrents.

Deuxième modification, l'utilisation d'un cache L3 de 8 MB partagé entre les différents

coeurs (4)

Troisième modification (du moins sur les premiers modèles), le QPI sert de bus

externes. Par rapport à l'ancien bus DMI, il est plus performant (4,8 au lieu de 2,5 giga

transferts par secondes).

Quatrième modification, l'hyperthreading est de nouveau intégré.

Le socket est également remplacé par un LPGA1366.

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Page 38: Cours Hard

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 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. Seule

différence avec l'I5, il intègre de nouveau l'hypertreading.

5.18. L'Intel I5.

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.

5.C. Les microprocesseurs pour PC portables

5C.1. Introduction - 5C.2. Crusoe - 5C.3 Pentium III-M - 5C.4. Pentium IV-M - 5C.5.

Pentium mobile (M) - 5C.6. Intel Core - 5.C.7. Atom pour Netbooks - 5C.8. Et AMD? -

5C.9. Turion

Les premiers ordinateurs portables datent quasiment du début des PC. Malheureusement,

la technologie du début des années 80 ne permettait pas de réduire ni l'encombrement, ni la

consommation. ils utilisaient un processeur standard, un écran cathodique, ... et rarement une

batterie. Ils étaient tout simplement transportables. Les premiers réels PC portables datent du

début des années 90 avec l'apparition des écrans plats d'une part, mais également des

améliorations dans la technologie des batteries.

38

Page 39: Cours Hard

Ces premiers modèles utilisaient des processeurs, mémoires, chipsets, ...

standard: 386, 486, Pentium, ... C'est Intel de nouveau qui lance des modèles spécifiques avec

les Pentium III-M (M pour mobile).

Si les modèles actuels n'ont plus

grand chose à envier en terme de

vitesse avec les modèles standards, les

grosses distinctions viennent de la

consommation réduite en diminuant

généralement la tension d'alimentation.

D'autres mécanismes d'économie

d'énergie réduisent la vitesse et la

tension d'alimentation en fonction de

l'utilisation. Comme nous le verrons

dans le chapitre sur les chipset, les fabricants actuels développent également des modèles

spécifiques.

5.C.2 Les processeurs Crusoe.

Arrivés en 1999 – 2000 (mais développé depuis 1996), le Crusoe de la firme Transmetta est

un processeur atypique. De type Risc, il intègre un interpréteur interne qui émule les

applications X86, y compris Windows. L'avantage est un faible nombre de transistors, le

dégagement de température est moindre, ce qui permet des fréquences supérieures. Il est dédié

aux PC portables. Désavantage, le fonctionnement est ralenti avec l'interpréteur de 

commandes. Linus Torvalds, bien connu dans le monde Linux a notamment participé à ce

projet.

La firme a disparue en 2005.

5.C.3 Pentium III-M

Sorti en 2001, c'est le premier processeur développé spécifiquement pour les PC mobiles.

Il est identique au Pentium III sous bien des aspects (core Tualatin, notamment gravure en

0,13 micron, cache L2 de 512KB, ...).

39

Page 40: Cours Hard

La première spécificité est le SpeedStep. Cette technologie permet au processeur de

commuter entre deux modes de travail: haute et basse fréquence. Cette fonctionnalité est

réalisée en modifiant le facteur de multiplication.

La deuxième vient d'un chipset spécifique, le I830 acceptant également la fonction

SpeedStep: i830MP avec circuit graphique externe AGP 2/4X, I830M qui intègre un circuit

graphique avec mémoire en option mais acceptant un circuit externe et le I830MG qui intègre

un circuit graphique. Ce chipset gère jusqu'à 1 GB de mémoire Dimm SDRAM PC133 (donc

mémoire standard), 6 ports USB 1.1 et une carte réseau intégrée.

5.C.4. Pentium IV Mobile

Les processeurs pour portable suivent l'évolution des modèles bureautiques. Celui-ci

découle du Pentium IV. Malheureusement, les défaut qui conduiront à l'abandon de

l'architecture Netburst sont présente dans ce modèle, notamment au niveau consommation et

pipeline trop long nécessitant une fréquence de travail élevée (ce qui n'est généralement pas

intéressant pour un microprocesseur mobile). Intel l'abandonne rapidement pour le modèle

suivant.

5.C.5. Pentium M

Sorti en 2003, le Pentium M est une évolution du Pentium III-M mais récupère quelques

caractéristiques des Pentium IV comme:

bus externe Quad Pumped permettant de faire transiter quatre informations

simultanément sur le bus externe (chipset).

prédicteur de branchement

Instructions SSE2

C'est surtout avec ce modèle qu'Intel lance la technologie Centrino pour certains

modèles. Cette terminologie est plus commerciale que technique. Elle reprend un Pentium-M,

un chipset spécifique mobile et une carte réseau sans fils intégrée. Différents coeurs ont été

utilisés comme le Banias, le Dothan et le Sonama. Ce dernier se caractérise principalement

par le bit de verrouillage, une fonction DEP intégrée qui vérifie si un programme essaye

d'utiliser la zone mémoire réservée aux données.

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Page 41: Cours Hard

Le Celeron M est une version bridée de ce processeur. 

Ces processeurs seront remplacés en 2006 par les versions Intel Core.

5.C.6. Intel Core

Comme nous l'avons vu, le core Intel utilisé par les processeurs bureautiques est dérivé

du Pentium-M. Lorsque Intel reprend les Core 2 Solo et Duo, les microprocesseurs mobiles

suivent forcément la même direction (marketing oblige) avec des versions Dual et quadri-

core. La technologie SpeedStep est également améliorée.

Tous ces processeurs utilisent des chipset de la série 9 en version spécifique portable

utilisant de la mémoire DDR-2 mobile.

Mi-2007, trois versions sont proposées (en plus du Celeron-M de l'ancienne génération):

A. Intel Core2 Extreme

Le haut de gamme est constitué de:

QX6X50: quadri-core, cache L2 partagée de 8 MB, bus principal (Quad-pumped) de

1333 Mhz.

X7900: dual-core, cache L2 partagée de 4 MB, bus principal de 800 Mhz

B. Intel Core 2 Duo

Ces processeurs de la série T7XXX, T5XXX et U7XXX intègrent deux processeurs dans

le même boîtier, le cache L2 partagé varie de 2 à 4 MB avec un bus externe variant de 533 à

800 Mhz. Ils sont similaires aux processeurs bureautiques.

C. Intel Core 2 Solo

Série U2XXX sont les équivalents en mono-core. Ces versions sont

supprimées.

5.C.7. Atom.

41

Page 42: Cours Hard

Ces processeurs sont spécifiques aux netbook. Pas très performants, ils sont associés à

des chipsets spécifiques. Leur gros avantage est une très longue autonomie et une faible

consommation. Leur seul réel concurrent (à part les Celeron Mobiles) sont fabriqués

actuellement par VIA.

5.C.8. Et AMD?

Longtemps non rentable, AMD ne s'est pas trop penché sur le problèmes des ordinateurs

portables. Si une la version K6-3+ était effectivement développé dans ce but, ce

microprocesseur a peu été vendu (ou même proposé par la firme). L'arrivée des Duron et

Athlon XP allait un peu changer la donne. Le Duron, ne pose pas trop de problèmes

d'échauffement et va être utilisé en version standard. par contre, l'Athlon XP n'a pas cette

chance. AMD va modifier ce dernier en une version M. La première version avec une

consommation de 35 Watts (Intel est à peine à 15 W) est peu utilisée par les constructeurs.

C'est la version basse tension sortie en mi-2003 qui va un peu changer la donne. Comme les

versions standards, ces processeurs utilise la technologie PowerNow ! qui gère

dynamiquement la fréquence et la tension d'alimentation.

Au remplacement de l'XP par le Sempron 32 bits, les modèles équivalents vont

forcément être développés. Quelques modèles basés sur le socket 754 en Athlon-M, basés sur

le Sempron sont compatibles 32-64. 

Malgré de bonnes performances, ces processeurs gardent néanmoins le handicap d'une

consommation élevée par rapport aux technologies Intel: Pentium-M et core 2 Duo.

5.C.9. Turion

En passant aux versions 64 bits pour ses microprocesseurs standards, AMD a changé de

dénomination pour le Turion. L'architecture est strictement identique aux Athlon 64. Seuls des

fonctionnalités d'économies d'énergie, couplée à des circuits d'interface spécifiquement

développés le distingue. Comme pour Intel, des versions simple et doubles coeurs sont

développés.

Toutes ces versions utilisent un bus hypertransport à 800 Mhz (soit l'ancienne version,

tout comme le Sempron 64). Ces processeurs sont donc d'office moins performants que les

42

Page 43: Cours Hard

versions bureautiques puisque la version 1.1 permet une bande passante de 6,4 GB contre 22,4

GB/s pour les Athlon 64 (en Full Duplex).

Les premières versions utilisent le socket 754 avec mémoire DDR. Comme Intel, les

dénominations sont données par un code: les ML-xx et MK-xx utilisent un cache L2 qui varie

de 512 KB à 1 MB. Ils sont tous mono-core.

Les dernières versions utilisent de la mémoire So-Dimm DDR-2 et utilisent leur propre

socket, le S1. Comme pour les modèles bureautiques, ce socket peut-être utilisé tant en simple

core qu'en dual. La mémoire cache L2 varie de 512 KB à 2 X 256 KB ou 2 X 512 KB suivant

les versions. Ce sont les versions TL-xx et TK-xx. Les codages et caractéristiques.

Ils sont remplacés par des Athlon X2 depuis 2008.

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