Qu'est-ce qui affecte la performance du CPU ? Voici tout ce que vous devez savoir

Il est vrai que si vous dépensez des milliers de dollars pour acheter le processeur le plus cher disponible sur le marché à tout moment, il fonctionnera mieux que les alternatives. Cependant, il peut n’offrir qu’une performance de 5 à 10 % supérieure à celle du processeur du niveau suivant, qui coûte plusieurs centaines de dollars de moins. Il est donc important de connaître les facteurs qui affectent la performance du CPU afin de prendre une meilleure décision d’achat.

Qu’est-ce que le CPU

Le CPU (Unité centrale de traitement), parfois connu sous le nom de « processeur », est l’un des composants les plus importants d’un système informatique. Agissant comme le cerveau du système informatique, sa tâche est de s’occuper de tous les calculs de données et de s’assurer qu’ils sont traités dans les plus brefs délais.

Le CPU n’est pas quelque chose que vous pouvez voir de l’extérieur de l’ordinateur. En fait, vous ne pourrez pas voir le CPU sur un PC entièrement assemblé. Pour le voir, vous devez retirer le boîtier de l’ordinateur, débrancher le fil et retirer le dissipateur thermique (et le ventilateur), et seulement alors pourrez-vous voir la surface du CPU. La forme du CPU est celle d’une petite puce carrée avec de nombreuses broches de connexion en dessous.

Les images ci-dessous montrent le dos et le dessus d’un CPU.

Comment fonctionne un CPU

Pour faire simple, la façon dont un CPU fonctionne peut être illustrée par les trois étapes suivantes :

1. Lorsque vous cliquez pour exécuter une application, l’instruction brute est d’abord récupérée à partir du disque dur (parfois à partir de la mémoire) et envoyée au CPU pour traitement.
2. Lorsque le CPU reçoit l’instruction, il exécutera la logique et calculera le résultat.
3. Une fois le traitement terminé, le CPU enverra le résultat à l’appareil concerné pour l’afficher à l’utilisateur.

Bien que cela puisse sembler facile, ces trois étapes doivent être complétées en quelques secondes. Un retard dans l’une de ces étapes entraînera un décalage dans l’ordinateur.

Vitesse d’Horloge

Chaque CPU est équipé d’une horloge interne qui lui fournit un « rythme » de travail. La « Vitesse d’Horloge », également connue sous le nom de « Taux d’Horloge », fait référence au nombre d’opérations que le CPU peut effectuer en une seule seconde.

C’est le nombre en Hz (Hertz et, par extension, mégaHertz et gigaHertz vus comme MHz et GHz) que vous voyez généralement à côté du nom d’un CPU.

Le problème est que, pour aller plus vite, vous devez faire passer plus d’électricité dans un CPU, et cela produit de la chaleur. Après le plafond maximal de 4 GHz, il est difficile de garder un CPU assez refroidi.

La performance d’un CPU en Hz affecte principalement les applications à un seul thread. La plupart des logiciels modernes, comme les navigateurs populaires Chrome et Firefox, sont conçus pour tirer parti de plusieurs cœurs (plus d’informations à ce sujet dans la section suivante) et de threads, plutôt que de dépendre uniquement de la vitesse d’horloge. En général, l’ordinateur fonctionnerait mieux avec un CPU à plusieurs cœurs mais à des vitesses d’horloge plus lentes qu’avec un CPU plus rapide mais à cœur unique.

Nombre de Cœurs

Puisque l’augmentation de la vitesse réelle est devenue de plus en plus difficile à réaliser, les fabricants de CPU ont décidé d’ajouter des capacités multitâches en ajoutant plus de cœurs au CPU.

Il est injuste de décrire les processeurs multicœurs comme l’équivalent de « clouer deux ou plusieurs CPU ensemble dans le même boîtier ». Ils peuvent sembler ainsi aux yeux du consommateur moyen, mais leurs conceptions réelles sont beaucoup plus intelligentes que de simplement coller deux CPU côte à côte.

En coexistants sur la même puce, les cœurs individuels d’un CPU multicœur partagent certaines ressources, tant pour réduire les coûts de fabrication que pour améliorer les performances. Par exemple, ils pourraient partager un morceau de mémoire cache, les connexions à d’autres éléments sur une carte mère, etc.

Les CPUs multicœurs peuvent être homogènes ou hétérogènes. Les CPUs homogènes contiennent deux ou plusieurs cœurs identiques. Les CPUs hétérogènes contiennent des cœurs de types différents. Par exemple, les CPUs dans les smartphones modernes incluent généralement un cœur central qui est meilleur pour les opérations générales et plusieurs plus petits qui aident à la photographie, l’IA, etc.

Alors que les fabricants de CPU tournent leur attention vers l’ajout de plus de cœurs au lieu de pousser encore plus la limite des GHz, les logiciels et systèmes d’exploitation modernes ont suivi le mouvement. La plupart des logiciels modernes tirent déjà parti de plusieurs cœurs, mais vous pouvez encore trouver de nombreux outils, applications et même jeux qui fonctionnent mieux avec une vitesse à cœur unique plus élevée qu’avec plusieurs cœurs. Cela se produit parce que certaines charges de travail ne peuvent tout simplement pas être parallélisées, divisées en morceaux plus petits et réparties sur plusieurs cœurs.

Cache et Architecture

À l’époque des 8 bits, la RAM d’un ordinateur était suffisamment rapide pour fournir au CPU tout ce dont il avait besoin. À mesure que les CPU continuaient de s’accélérer, la RAM a commencé à rattraper son retard. C’est à ce moment-là que le cache a été introduit dans l’équation.

Un cache, qui est en fait une petite mémoire extrêmement rapide, est ajouté au CPU pour stocker les instructions immédiates provenant de la RAM. Puisque le cache fonctionne à la même vitesse que le CPU, il peut fournir rapidement des informations au CPU dans les plus brefs délais sans aucun retard.

Il existe différents niveaux de cache. Le cache de niveau 1 (L1) est la forme de cache la plus basique et se trouve sur chaque CPU. Le cache de niveau 2 (L2) a une taille de mémoire plus grande et est utilisé pour stocker plus d’instructions immédiates. En général, le cache L1 met en cache le cache L2, qui à son tour met en cache la RAM, qui met ensuite en cache les données du disque dur. Avec la nouvelle technologie multicœur, il existe même un cache L3 ou L4 qui est plus grand et partagé entre les différents cœurs.

Il convient de noter que ceux-ci pourraient devenir moins importants dans le futur si quelqu’un trouve un moyen d’accélérer considérablement la connexion entre le CPU et la RAM. Nous mentionnons cela car AMD pourrait avoir réussi à le faire d’une manière ou d’une autre, et c’est l’une des raisons pour lesquelles leur prochaine génération de processeurs d’architecture Zen est excitante.

Voici les facteurs qui affectent la performance du CPU. Vous souhaiterez peut-être également connaître les différences entre un CPU Intel et AMD, et comment choisir un CPU AMD.