Processeur

Le processeur est l’élément central d’un ordinateur. En anglais d’ailleurs, nous disons CPU pour Central Processing Unit. C’est le processeur qui effectue les opérations et prend les décisions en quelque sorte. Il est doué en calcul et en logique. Certain processeur sont spécialisé pour une tâche particulière. Dans ce texte, je parle d’un processeur générique autour duquel votre ordinateur, votre tablette ou votre téléphone est bâti.

Malgré les prétentions marketing, un processeur est assez stupide : il traite une pile d’instructions une après l’autre. Imaginez un restaurant de fast food : des clients se présentent au comptoir, commande un repas, la cuisine reçoit la commande, la prépare, la dépose au comptoir, le client la prend. C’est le même principe avec un processeur. Une série d’instructions sont inscrites en mémoire. Un pointeur indique l’instruction qui doit être traitée. Les données requises par cette instruction sont indiquées avec celle-ci. Le processeur prend tout cela, fait sa magie, dépose le résultat dans une zone mémoire, puis avance le pointeur à la prochaine instruction. Bien entendu, il est capable de faire des milliards d’instructions à la seconde. Mais fondamentalement ce n’est guère différent d’une chaîne de montage ou un autre processus à la chaîne.

Je vais l’illustrer avec une instruction simple, une addition, et un programme dans un langage très proche de l’ordinateur, l’assembleur. Je vais montrer le contenu du processeur et de la mémoire au fur et à la mesure.

Disons que je veux faire :

1 + 2

Pour faire l’addition, je dois mettre quelque part les deux chiffres que je veux additionner ainsi que l’opération, le plus, puis indiquer au processeur d’exécuter cette opération. Une fois qu’elle est complétée, je dois récupérer le résultat.

Des instructions de base sont incluses dans le processeur, comme l’addition. Des instructions plus complexe, comme un logarithme, nécessite alors une série d’instructions de base.

Je ne vais pas entrer dans les détails. Je vais parler de programmation éventuellement, qui est le travail d’écrire une série d’instructions, un programme, afin que le processeur l’exécute.

Architecture

Un processeur tâche d’imiter ce que fait un être humain par exemple lorsqu’il effectue un calcul. Au fil du temps, des gens ont conçu différentes façon de réaliser le tout, avec les contraintes imposées par une machine électronique. Nous parlons d’architecture pour désigner une conception particulière. Par exemple, la vaste majorité des ordinateurs de bureau et des portables utilisent une architecture conçue par la compagnie Intel. Ses processeurs sont désignés sous les noms Core i3, Core i5, Core i7 par exemple. Je vais présenté brièvement quelques architectures.

x86

Il s’agit de l’architecture la plus répandue pour les ordinateurs personnels. Elle fut conçue dans les années 1980 par la compagnie Intel. Les premières moutures étaient désignées avec des chiffres comme 8086, 80286, 80386. D’où le nom x86. Les dernières générations portent maintenant des noms comme Core i5. Une compagnie concurrente, AMD fabrique des processeurs compatibles à cette architecture. Ils portent des noms comme Athlon et Ryzen.

ARM

Les tablettes et les téléphones n’emploie pas l’architecture x86. Ils utilisent plutôt une architecture pour système embarqué, moins énergivore. La plus répandue est ARM développée par ARM Holdings, une compagnie britannique qui offre sous license son architecture. Ainsi, plusieurs fabricants, comme Apple, Samsung, Texas Instrument fabriquent des processeurs de ce type.

PowerPC

PowerPC est une architecture développée conjointement par IBM, Apple et Motorola. Elle était utilisée dans les Mac jusqu’au début des années 2000. Elle est employée entre autres dans les consoles de Nintendo, comme la Wii (la DS emploie l’architecture ARM toutefois). Il se retrouve aussi dans des ordinateurs de bord de certaines voitures, tout comme les super ordinateurs d’IBM comme Watson.

MIPS

Les processeurs de type MIPS sont souvent employés dans des routeurs, bien que les modèles plus récents et plus puissants utilisent maintenant des processeurs ARM.

Apparence

Si vous regardez un circuit imprimé d’un ordinateur, vous verrez une grosse puce noire. C’est le processeur. À l’intérieur du boîtier se trouve une électronique complexe à l’échelle nano (taille d’un cheveux).

L’important de retenir est qu’il existe différente architecture et qu’un programme conçu pour une architecture ne fonctionnera pas sur une autre. Un programmeur s’intéressera davantage aux détails techniques d’un processeur et de son architecture.

Vitesse

Pour traiter les instructions, le processeur a besoin d’une horloge qui lui donne la cadence de fonctionnement. Celle-ci est calculé en Hertz. Les processeurs se trouvant dans les portables sur le marché ont une cadence autour de 2 GHz (gigahertz). Bien qu’il y ait une multitude de facteurs à tenir en compte pour déterminer la vitesse réelle d’un processeur et d’un système.

Il existe des applications qui effectuent une série d’opérations afin de déterminer la vitesse d’un système. Ce que nous appelons un benchmark. C’est ce genre d’application qui est souvent utilisé dans les évaluations de matériel. Un genre de test est combien de temps il faut pour agrandir une image ou ouvrir un document. Une côte numérique est généralement donné au système.

À l’époque, j’employais GeekBench. Le site répertorie différents systèmes. Cela permet de comparer le votre avec un autre système similaire. Pratique si vous ajoutez de la mémoire afin de savoir si cela a eu un impact sur la performance de votre ordinateur.

Obtenir de l’information sur le processeur

Mac

Sur un Mac, vous allez dans le menu pomme->À propos de ce mac. Vous allez obtenir le nom du processeur et sa vitesse.

Vous pouvez consultez l’utilisation du processeur grâce au Moniteur d’activité, disponible dans Applications -> Outils.

Linux

Dans un terminal, tapez :

cat /proc/cpuinfo

Vous obtiendrez les informations relatives au processeur.

Le moniteur d’activité, disponible dans les outils d’administration, offre un interface graphique à l’activité du processeur :

iOS

Il n’y pas de moniteur d’activité inclus dans iOS par défaut, mais il est possible d’en installer un à partir du App Store.

http://www.topapps.net/apple-ios/top-system-activity-monitoring-apps-for-iphone-and-ipad.html/

Autre

Windows, Android et ChromeOS (sur les Chromebooks) offrent des outils similaires. Faute d’en avoir sous la main, je ne peux le montrer.

Cœur

Une façon d’augmenter la vitesse fut de multiplier le nombre de processeurs dans une seule puce. Ce que l’on appelle le cœur ou core en anglais. Donc, un dual core veut dire que la puce contient l’équivalent de deux processeurs et pourrait donc faire deux opérations en même temps. Par contre, le tout consomme plus d’énergie et génère plus de chaleur.

Il est possible de voir l’activité de chaque cœur avec des les outils évoqués précédemment.

Sous Linux, dans un terminal, la commande top permet de voir l’activité du processeur :

top

Pour voir le détail de chaque processeur dans top, il suffit d’appuyer sur 1 :

Si le moniteur d’activité indique une charge de près de 100%, il est normal que votre ordinateur réponde mal. Le processeur est débordé. Il faut voir alors quelle application consomme toutes les ressources. S’il cela semble anormal, il est possible d’arrêter l’application afin de récupérer le contrôle du système.

Dans l’outil top, cela s’effectue en appuyant sur la touche k (pour kill), puis en indiquant le numéro du processus à tuer (chaque application en cours d’exécution se voit assigner un numéro unique de processus).

Dans le moniteur d’activité du Mac, le bouton rouge permet de faire la même chose. Choisir l’application récalcitrante dans la liste des applications affichées, puis appuyer sur le bouton rouge. Il est aussi possible de forcer à quitter une application avec le menu pomme->Forcer à quitter, puis choisir l’application qui doit être arrêté. Le même résultat peut être obtenu en cliquant avec le bouton droit sur l’icône de l’application dans le dock et choisir Forcer à quitter.

Sur une tablette ou un téléphone, il s’agit de fermer les applications jusqu’à ce que le système réponde de nouveau. Il peut être nécessaire de fermer complètement l’appareil, puis de le redémarrer.