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Microprocesseur

Un Microprocesseur est le nom donné aux Processeurs dont les composants électroniques ont pu être suffisamment miniaturisés pour tenir sur un seul circuit intégré compact.

La miniaturisation a permis un encombrement moindre, une consommation d’énergie réduite, une plus grande vitesse d’exécution. Combinée à la standardisation de leur conception interne, l’évolution des processeurs a ouvert une multitude d’applications pour toutes sortes de machines électroniques programmables (serveurs centraux, ordinateurs personnels, tablettes, téléphones portables, automates industriels ou ménagers, etc.). La multiplication des usages a amélioré la fiabilité d’ensemble des microprocesseurs universels.

Historique :
– 1945 : John Von Neumann enrichit les travaux d’Alan Turing et propose un schéma d’architecture technique des Ordinateurs en quatre parties élémentaires : l’unité arithmétique et logique (UAL) ; l’unité de contrôle ; la mémoire ; les dispositifs d’entrées-sorties.
– 1947 : les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain (tous trois ingénieurs de la compagnie BELL et prix Nobel de physique en 1956) inventent le Transistor, ce composant Semi-conducteur à trois électrodes, sorte d’interrupteur automatique et pièce fondamentale pour les circuits logiques électroniques.
– 1958 : Le circuit intégré est inventé par Jack St Clair Kilby. Cet Américain, ingénieur en électronique et auteur de nombreux brevets importants, sera lauréat du prix Nobel de physique en 2000.
– 1971 : la société américaine Intel commercialise le premier microprocesseur en intégrant tous les composants qui constituent un processeur sur un seul circuit intégré. Baptisé Intel 4004, ce processeur qui coûte alors 200 $ permet le développement des micro-ordinateurs.
– Cinquante ans après leur première commercialisation en 1971, la production à très grande échelle de microprocesseurs universels fiables et à prix réduit est une des premières causes de l’essor spectaculaire des technologies informatiques.
– 2018 : le microprocesseur z196 de IBM annonce pourvoir exécuter 50 milliards d’instructions par seconde, ce qui le rend près de 22 millions de fois plus puissant que son ancêtre de 1971. Mais il n’est pas destiné à un usage grand public dans l’immédiat.

Notes :
La Loi de Moore qui a permis de projeter l’évolution de la puissance de calcul des processeurs s’appuie sur la capacité de l’industrie à miniaturiser les fonctions logiques imprimées un circuit intégré.
Pour en savoir un peu plus sur la fabrication d’un microprocesseur :

  • Chaque unité fonctionnelle intégrée dans le microprocesseur est un schéma complexe de cellules logiques plus ou moins élémentaires. La mise en oeuvre concrète d’une de ces cellules peut être limitée (par exemple, pour un sous-schéma réalisant une Porte Logique booléenne) ou, au contraire, requérir l’équivalent de plusieurs milliers composants électroniques de base  (pour un sous-schéma dédié à un traitement générique complexe, par exemple pour une opération arithmétique, pour le traitement d’un signal spécifique, pour gérer les interactions entre les éléments de l’architecture technique, etc.).
  • Les schémas des circuits ainsi composés sont imprimés sur une plaquette de semi-conducteur (du silicium le plus souvent) par un procédé appelé la photolithographie. Cette technique est assimilable à un dépôt de couches par pochoirs successifs jusqu’à matérialiser chacun des composants électronique et leur connections, conformément au plan d’intégration des unités fonctionnelles du microprocesseur.
  • Le motif de référence pour mesurer la finesse de l’impression est l’équivalent Transistor MOS (pour « Metal Oxyde Semiconductor », le transistor le plus fréquent). En 2017, IBM annonçait pouvoir imprimer un transistor sur une surface de 5 Nanomètres (millionième de millimètre). Cette prouesse technologique à l’extrême limite des possibilités physiques devrait être commercialisée en 2020, mais réservée d’abord aux gros systèmes professionnels.
Synonymes:
Processeur (par héritage), UCT, Unité Centrale de Traitement, Central Processing Unit, CPU, Puce (par approximation)
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