Microprocessuer

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  • Publié le : 9 mai 2011
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Le microprocesseur a été inventé par deux ingénieurs d'Intel: Marcian Hoff (surnommé Ted Hoff) et Federico Faggin. Marcian Hoff a formulé l'architecture du microprocesseur (une architecture de bloc et un jeu d'instructions) en 1969. Federico Faggin a inventé la conception du microprocesseur (méthodologie de conception nouvelle pour la puce et la logique, fondée pour la première fois sur latechnologie silicon gate développé par lui en 1968 chez Fairchild ; conception de circuits et de la logique ; nouveau layout ; plusieurs nouvelles solutions techniques) en 1970. Federico Faggin a aussi dirigé la conception du premier microprocesseur jusqu'à son introduction sur le marché en 19714.

En 1990, Gilbert Hyatt a revendiqué la paternité du microprocesseur en se basant sur un brevet qu’ilavait déposé en 1970. La reconnaissance de l’antériorité du brevet de Hyatt aurait permis à ce dernier de réclamer des redevances sur tous les microprocesseurs fabriqués de par le monde. Cependant, le brevet de Hyatt a été invalidé en 1995 par l’office américain des brevets, sur la base du fait que le microprocesseur décrit dans la demande de brevet n'avait pas été réalisé, et n'aurait d'ailleurspas pu l'être avec la technologie disponible au moment du dépôt du brevet.

Le premier microprocesseur commercialisé, le 15 novembre 1971, est l'Intel 4004 4-bits. Il fut suivi par l'Intel 8008. Ce microprocesseur a servi initialement à fabriquer des contrôleurs graphiques en mode texte, mais jugé trop lent par le client qui en avait demandé la conception, il devint un processeur d'usagegénéral. Ces processeurs sont les précurseurs des Intel 8080, Zilog Z80, et de la future famille des Intel x86.

Le tableau suivant décrit les principales caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel, et montre leur fulgurante évolution à la fois en augmentation du nombre de transistors, en miniaturisation des circuits, et en augmentation de puissance. Il faut garder à l'esprit que si cetableau décrit l'évolution des produits d'Intel, l'évolution des produits des concurrents a suivi avec plus ou moins d'avance ou de retard la même marche.

Un programme informatique est, par essence, un flux d'instructions exécutées par un processeur. Chaque instruction nécessite un à plusieurs cycles d'horloge, l'instruction est exécutée en autant d'étapes que de cycles nécessaires. Lesmicroprocesseurs séquentiels exécutent l'instruction suivante lorsqu'ils ont terminé l'instruction en cours. Dans le cas du parallélisme d'instructions, le microprocesseur pourra traiter plusieurs instructions dans le même cycle d'horloge, à condition que ces instructions différentes ne mobilisent pas simultanément une unique ressource interne. Autrement dit, le processeur exécute des instructions quise suivent, et ne sont pas dépendantes l'une de l'autre, à différents stades d'achèvement. Cette file d'exécution à venir s'appelle un pipeline. Ce mécanisme a été implémenté la première fois dans les années 1960 par IBM.

Les processeurs plus évolués exécutent en même temps autant d'instructions qu'ils ont de pipelines, ce à la condition que toutes les instructions à exécuter parallèlement nesoient pas interdépendantes, c'est-à-dire que le résultat de l'exécution de chacune d'entre elles ne modifie pas les conditions d'exécution de l'une des autres. Les processeurs de ce type sont appelés processeurs superscalaires. Le premier ordinateur à être équipé de ce type de processeur était le Seymour Cray CDC 6600 en 1965. Le Pentium est le premier des processeurs superscalaires pourcompatible PC.

Aujourd'hui, les concepteurs de processeurs ne cherchent pas simplement à exécuter plusieurs instructions indépendantes en même temps, ils cherchent à optimiser le temps d'exécution de l'ensemble des instructions. Par exemple le processeur peut trier les instructions de manière à ce que tous ses pipelines contiennent des instructions indépendantes. Ce mécanisme s'appelle l'exécution...
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