Les processeurs se trouvent dans de nombreux appareils électroniques modernes, notamment les PC, les smartphones, les tablettes et autres appareils portables. Leur but est de recevoir des entrées sous la forme d’instructions de programme et d’exécuter des trillions de calculs pour fournir la sortie avec laquelle l’utilisateur sera en interface.
Un processeur comprend une unité arithmétique et logique et une unité de contrôle (UC), qui mesure la capacité en fonction des éléments suivants :
- Capacité de traiter des instructions à un moment donné.
- Nombre maximal de bits/instructions.
- Vitesse d’horloge relative.
Chaque fois qu’une opération est effectuée sur un ordinateur, par exemple lorsqu’un fichier est modifié ou qu’une application est ouverte, le processeur doit interpréter les instructions du système d’exploitation ou du logiciel. Selon ses capacités, les opérations de traitement peuvent être plus ou moins rapides, et ont un grand impact sur ce qu’on appelle la « vitesse de traitement » de l’unité centrale.
Chaque processeur est constitué d’une ou plusieurs unités de traitement individuelles appelées « cœurs ». Chaque cœur traite les instructions d’une seule tâche informatique à une certaine vitesse, définie comme la « vitesse d’horloge » et mesurée en gigahertz (GHz). Étant donné que l’augmentation de la vitesse d’horloge au-delà d’un certain point est devenue techniquement trop difficile, les ordinateurs modernes ont maintenant plusieurs cœurs de processeur (dual-core, quad-core, etc.). Ils travaillent ensemble pour traiter les instructions et accomplir plusieurs tâches en même temps.
Les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables modernes ont maintenant un processeur séparé pour gérer le rendu graphique et envoyer la sortie au dispositif d’affichage du moniteur. Comme ce processeur, le GPU, est spécifiquement conçu pour cette tâche, les ordinateurs peuvent traiter plus efficacement toutes les applications particulièrement gourmandes en graphiques, comme les jeux vidéo.
Un processeur est composé de quatre éléments de base : l’unité arithmétique et logique (ALU), l’unité à virgule flottante (FPU), les registres et les mémoires cache. L’UAL et la FPU effectuent des opérations arithmétiques et logiques de base et avancées sur des nombres, puis les résultats sont envoyés dans les registres, qui stockent également des instructions. Les antémémoires sont de petites mémoires rapides qui stockent des copies de données pour une utilisation fréquente, et agissent de la même manière qu’une mémoire vive (RAM).
L’unité centrale de traitement effectue ses opérations à travers les trois étapes principales du cycle des instructions : la récupération, le décodage et l’exécution.
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Récupération : l’unité centrale de traitement récupère les instructions, généralement à partir d’une RAM.
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Décoder : un décodeur convertit l’instruction en signaux destinés aux autres composants de l’ordinateur.
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Exécuter : les instructions maintenant décodées sont envoyées à chaque composant afin que l’opération souhaitée puisse être réalisée.