Composants de base des microprocesseurs
Intel a lancé le premier microprocesseur en 1971, la puce 4004. Les microprocesseurs actuels, plus petits qu'une pièce de 10 centimes, offrent bien plus de puissance. Le cœur de l'ordinateur, l'unité centrale (CPU), est composé d'un ou plusieurs microprocesseurs. Fabriqués à partir d'une puce de silicium contenant des millions de transistors, ils déplacent des données d'une adresse mémoire à une autre. Les CPU prennent des décisions puis passent aux instructions et calculs suivants.
Unité arithmétique et logique (UAL / ALU)
L'UAL effectue les calculs mathématiques : soustraction, addition, division et fonctions booléennes (logique pour conception de circuits). Elle exécute aussi les comparaisons et tests logiques. Le processeur envoie des signaux à l'UAL qui les interprète et effectue les calculs.
Registres
Les microprocesseurs disposent de zones de stockage temporaire appelées registres. Ils conservent des données : instructions, adresses de stockage, caractères, etc. Certaines instructions nécessitent l'utilisation de registres spécifiques. Chaque registre a une fonction précise : registre d'instruction, compteur ordinal, accumulateur, registre d'adresse mémoire. Par exemple, le registre de programme contient l'adresse des instructions prélevées en mémoire vive (RAM).
Unité de contrôle (UC / Control Unit)
L'unité de contrôle reçoit les signaux du CPU qui lui ordonnent de déplacer des données entre microprocesseurs. Elle dirige aussi l'UAL. Elle comprend plusieurs composants : décodeur, horloge, circuits logiques de contrôle. Ensemble, ils transmettent des signaux vers des emplacements précis du microprocesseur.
Par exemple, le décodeur reçoit les commandes d'une application, les interprète et agit : il envoie des signaux à l'UAL ou ordonne aux registres d'exécuter des tâches. L'unité logique de contrôle transmet des signaux aux différentes sections du microprocesseur et aux registres. L'horloge synchronise et assure l'exécution en temps voulu des commandes.
Bus
Les microprocesseurs possèdent un système de bus (fils classés par fonction) pour déplacer les données. Le bus de données transfère les données entre CPU et RAM. Le bus de contrôle envoie les informations de coordination. Le bus d'adresse transmet l'adresse entre CPU et RAM pour les données en cours de traitement.
Mémoire cache
Certains microprocesseurs avancés intègrent des mémoires cache qui conservent les dernières données utilisées par le CPU. Cela accélère le traitement car le CPU n'a pas à aller chercher les données dans la RAM plus lente. On trouve souvent des caches niveau 1 ou 2 ; certains systèmes ont un niveau 3. Le niveau indique l'ordre de vérification (niveau 1 en premier). Les fabricants intègrent souvent les niveaux 2 et 3 dans le microprocesseur pour améliorer la vitesse.