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Un CPU (Central Processing Unit), également appelé microprocesseur, se compose de plusieurs composants clés travaillant ensemble :
* Unité arithmétique et logique (ALU) : Effectue des opérations arithmétiques (addition, soustraction, multiplication, division) et des opérations logiques (AND, OR, NOT, XOR) sur les données. C’est là que se produisent les calculs proprement dits.
* Unité de contrôle (CU) : Récupère les instructions de la mémoire, les décode et dirige le flux de données et d'instructions au sein du processeur. Il agit comme le « cerveau » coordonnant tous les autres composants.
* Registres : Emplacements de stockage petits et rapides au sein du processeur. Ils contiennent des données et des instructions sur lesquelles l'ALU et la CU travaillent actuellement. L'accès aux registres est beaucoup plus rapide que l'accès à la mémoire principale.
* Cache : Une petite mémoire très rapide qui stocke les données et les instructions fréquemment consultées. Il agit comme un tampon entre le processeur et la mémoire principale (RAM), accélérant l'accès aux informations fréquemment utilisées. Il existe généralement plusieurs niveaux de cache (L1, L2, L3), chacun avec des vitesses et des tailles variables.
* Horloge : Génère des impulsions qui synchronisent les opérations du CPU. La vitesse d'horloge (mesurée en GHz) détermine le nombre d'instructions que le processeur peut exécuter par seconde.
* Unité d'interface de bus (BIU) : Gère la communication entre le processeur et d'autres composants du système informatique, tels que la mémoire et les périphériques d'entrée/sortie. Il gère le transfert de données et d'instructions vers et depuis le CPU.
Les processeurs modernes incluent également des composants supplémentaires tels que :
* Unité à virgule flottante (FPU) : Gère l'arithmétique à virgule flottante (calculs impliquant des nombres décimaux), qui sont cruciaux pour les graphiques et le calcul scientifique. Souvent intégré à l'ALU.
* Unité de gestion de la mémoire (MMU) : Gère la protection de la mémoire et la mémoire virtuelle, permettant à plusieurs programmes de s'exécuter simultanément sans interférer les uns avec les autres.
* Unité de prélecture des instructions : Prédit quelles instructions seront nécessaires ensuite et les récupère de la mémoire à l'avance, améliorant ainsi les performances.
* Unité de prédiction de branche : Prédit quelle branche de code sera exécutée ensuite, améliorant ainsi les performances dans les instructions conditionnelles.
Les composants exacts et leur organisation peuvent varier considérablement en fonction de l'architecture du processeur (par exemple, x86, ARM) et du fabricant. Cependant, les composants fondamentaux répertoriés ci-dessus sont communs à presque tous les processeurs.
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