Le processeur (CPU)

Objectif : Découvrir ce qu’est un processeur, son rôle, son fonctionnement, et les modèles actuels.

Le processeur
Le processeur

Qu’est-ce qu’un processeur ?

  • CPU = Central Processing Unit
  • C’est le « cerveau » de l’ordinateur.
  • Exécute les instructions des programmes.
  • Coordonne les autres composants (mémoire, périphériques, etc.).
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À quoi sert un processeur ?

  • Traiter les données (calculs, logique).

  • Gérer l’exécution des programmes.

  • Superviser la communication avec la mémoire et les périphériques.

  • Analogie : Le CPU est comme un cuisinier :

    • Les ingrédients = données

    • La recette = programme

    • Le plat préparé = résultat

Le processeur

Comment ça fonctionne ?

  • Fonctionne selon le cycle Fetch – Decode – Execute :
    1. Fetch : va chercher l’instruction en mémoire.
    2. Decode : interprète l’instruction.
    3. Execute : exécute l’action demandée.
  • Analogie : Comme lire une recette :
    1. Lire une étape (fetch)
    2. Comprendre ce qu’il faut faire (decode)
    3. Réaliser l’action (execute)
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Caractéristiques d’un processeur

  • Fréquence (GHz) : vitesse des cycles d’horloge.
  • Nombre de cœurs : plusieurs processeurs dans un seul.
  • Cache : mémoire ultra-rapide intégrée au CPU.
  • Architecture : ex. x86 (Intel/AMD), ARM (smartphones).
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La fréquence du processeur

  • Définition : nombre de cycles par seconde (en GHz).

  • Exemple : 3 GHz = 3 milliards de cycles par seconde.

  • Chaque cycle rythme le travail du CPU : Fetch → Decode → Execute.

  • Analogie : Un métronome pour un musicien :

    • Chaque “tic” = un cycle.

    • Plus le métronome est rapide, plus la musique (les instructions) avance vite.

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Le nombre de cœurs du processeur

  • Un cœur = une unité de calcul indépendante.
  • Plus il y a de cœurs, plus le processeur peut traiter de tâches en parallèle.
  • Exemple :
    • 1 cœur → une seule tâche à la fois.
    • 4 cœurs → jusqu’à 4 tâches simultanées.
  • Analogie : Imagine une cuisine :
    • 1 cuisinier = un seul plat à la fois.
    • 4 cuisiniers = 4 plats en même temps → repas prêt plus vite.
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La mémoire cache du processeur

  • Mémoire ultra-rapide intégrée au CPU.
  • Sert à stocker temporairement les données et instructions utilisées fréquemment.
  • Permet d’éviter d’aller chercher tout le temps dans la RAM (plus lente).
  • Organisée en niveaux : L1, L2, L3 (du plus rapide au plus grand).
  • Le processeur consulte toujours dans l’ordre : L1 → L2 → L3 → RAM → disque.
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Architectures de processeurs : x86 vs ARM

  • x86 (Intel, AMD)

    • Basée sur le modèle CISC (Complex Instruction Set Computing).
    • Instructions complexes → plus puissantes, mais gourmandes en énergie.
    • Utilisée dans la majorité des PC et serveurs.
  • ARM (Apple Silicon, Qualcomm Snapdragon, etc.)

    • Basée sur le modèle RISC (Reduced Instruction Set Computing).
    • Instructions simples → plus efficaces, moins de consommation.
    • Utilisée dans les téléphones, tablettes et maintenant certains ordinateurs.
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Modèles actuels (2025)

  • Intel Core (i3, i5, i7, i9, Ultra) : PC portables et de bureau.
  • AMD Ryzen (3, 5, 7, 9, Threadripper) : alternative performante.
  • Apple Silicon (M1, M2, M3, M4) : architecture ARM pour Mac.
  • ARM (Snapdragon, Exynos, Mediatek) : téléphones, tablettes, objets connectés.
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Résumé

  • Le processeur est le cerveau de l’ordinateur.
  • Il exécute un cycle simple mais extrêmement rapide.
  • Sa performance dépend de plusieurs facteurs : fréquence, cœurs, cache, architecture.
  • Les modèles actuels (Intel, AMD, Apple, ARM) s’adaptent à différents usages.
  • Comprendre le CPU permet de mieux comprendre tout l’ordinateur.
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