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Socket CPU

Les bases du réseau

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Dans ce cours, nous allons parler de CPU, Socket et Chipset.

Socket

Le socket du CPU, c’est l'endroit sur la carte mère où le  CPU est placé. D’ailleurs le mot socket se traduit en français par « support du processeur » ou bien « réceptacle du processeur ».

 

C’est un support carré en plastique ou en métal, qui contient plusieurs trous pour accueillir les picots du CPU.

 

Avec le contact de ces broches dans les trous du socket, c’est ce qui fournit un contact physique et électrique entre la carte mère et le CPU.

 

L’un des sockets de CPU, les plus rependu  est le format ZIF (Zero Insertion Force).

C’est un type de socket, où le CPU est installé dans le socket sans force.

C’est-à-dire qu’il tombe naturellement dans le socket.

Ce qui permet de placer et de remplacer le CPU, sans avoir besoin de faire de soudure.

Il existe différents types de sockets au format ZIF.

 

L'un des plus courants est la  grille PGA (Pin Grid Array), qui est principalement utilisée par  AMD.

L’emplacement PGA est en forme de carré, avec des trous et un levier de verrouillage.

On a aussi la  grille LGA (Land Grid Array), qui est principalement utilisée par  Intel, et est plus récente que la grille PGA.

Le socket LGA est un boîtier métallique avec une porte qui se ferme sur le CPU et se verrouille aussi avec un levier.

Contrairement aux formats PGA, qui ont des trous,  le socket LGA a des broches qui entrent en contact avec le CPU.

Les processeurs compatibles LGA, eux, n'ont pas de broches, mais des tampons reposant sur les broches du socket LGA.

 

Pour l'examen CompTIA A+, vous devrez connaître certaines caractéristiques de plusieurs types de sockets.

Et comme on l’a vu, les types de sockets sont classés par  deux grandes marques différentes :

 Intel
 Et AMD

AMD_vs_Intel_Challenge

LGA (Land Grid Array)

On va commencer par les sockets Intel, qui utilisent le support LGA.

 

LGA 775

Le premier dont nous allons parler est le socket LGA 775.

Il est aussi connu sous le nom de « Socket T ». Il est sorti en 2004, et comme son nom l’indique, il a 775 broches.

Le LGA 775 a succédé  au socket 478 et il a été conçu pour les processeurs Pentium 4 et Pentium dual core.

Socket 478 — Wikipédia

LGA 1366

On va maintenant passer au LGA 1366, qui lui, possède 1366 broches et est connu sous le nom de « socket B ».

 

LGA 1366

Il est sorti en 2008 et a succédé au LGA 775.

Il est utilisé les processeurs Intel Core i7 et Xeon.

LGA 1156

Passons au LGA 1156, qui est appelé « Socket H », ou aussi « Socket H1 ».

 

Socket LGA1156 sur Asus P7P55-M

Il a été publié en 2009 et contient 1156 broches.

Ce fut le premier socket à être utilisé par les processeurs Intel Core i3 et i5.

LGA 1155

Ensuite vient, le LGA 1155, qui est appelé le « socket H2 ».

 

Image illustrative de l’article LGA1155

Il a été conçu pour remplacer le LGA 1156 et possède 1155 broches, soit 1 de moins que son prédécesseur.

Alors même si le LGA 1156 et 1155 comprennent à peu près le même nombre de broches, ils ne sont tout de même pas compatibles entre eux, car les encoches sont différentes.

Le LG 1155 a été publié en 2011, et conçu pour les processeurs Intel  qui utilisent l'architecture Sandy Bridge et Ivy Bridge.

Intel renouvelle sa gamme de processeurs Celeron et Pentium Sandy Bridge

LGA 1150

Passons au LGA 1150 qui se fait appeler « socket H3 ».

 

Celui-ci a 1150 broches et est sorti en 2013.

Il prend en charge les microprocesseurs basés sur Haswell et Broadwell.
Et à succéder au LGA 1155.

The Intel Haswell Processor.  

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LGA 2011

Le dernier des sockets Intel que l’on va voir est le LGA 2011, également connu sous le nom de « socket R ».

 

Il contient 2011 broches et a été publié en 2011.

Sacrée coïncidence !

Il succède donc au LGA 1366 et a été conçu pour les CPU haute performance basés sur Sandy et Ivy Bridge.

Intel renouvelle sa gamme de processeurs Celeron et Pentium Sandy Bridge

PGA (Pin Grid Array)

Passons maintenant au groupe AMD, qui utilise le package PGA (Pin Grid Array).

 

AM3

Le premier socket que l’on va voir est  l'AM3, qui est sorti en 2009 et c’est le successeur de l'AM2 +.

L'AM3 contient exactement 941 broches.

AM3+

Vient ensuite le socket « AM3 + », qui est le successeur de l'AM3.
Il a 942 broches et a été publié en 2011.

 

L’avantage c’est qu’il conserve une certaine compatibilité avec L’ AM3.

Ce qui veut dire que les processeurs conçus pour l’AM3 fonctionneront donc dans les sockets AM3+.

FM1

Le prochain socket est le « FM1 ».

 

Il a été publié en 2011 et a 905 broches.

Ces types de sockets ont été conçus pour les processeurs AMD APU (Accelerated Processing Unit).

Le terme « APU » se traduit littéralement par « unité de calcul accéléré ».

Ce modèle de socket permet donc de fonctionner comme un processeur et un accélérateur graphique, sur une seule puce.

FM2

Vient ensuite le socket « FM2 », qui contient 904 broches et a été publié en 2012.

 

FM2+

Dans la même lignée, on a aussi le « FM2 + », qui lui, à été publié en 2014, pour 906 broches.

 

Le FM2+ est simplement une révision du FM2.

CPU (Central Processing Unit)

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On va maintenant parler de CPU, qui est le composant principal de la carte mère. CPU signifie littéralement : Unité Centrale de Traitement

 

C'est le cerveau de l'ordinateur où se déroule tout le traitement des données.

 

Il est chargé :

 d'exécuter les instructions d’un programme
  et de faire des calculs logiques.

Le CPU est le plus gros composant de la carte mère.

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C'est une puce carrée qui est insérée dans la carte mère, dans un support en plastique ou en métal qu’on appelle le socket CPU.

Directement au-dessus du CPU se trouve généralement le dissipateur thermique, ainsi que le ventilateur.

Une image contenant table

Description générée automatiquement

C’est pour empêcher que le CPU surchauffe.

La vitesse d’un CPU est mesurée en mégahertz (MHz).

 

Par exemple :

  1 MHz équivaut à 1 million de cycles par seconde
  500 MHz donne 500 millions de cycles par seconde
  Et 1 gigahertz (GHz) équivaut à 1 milliard de cycles par seconde.

 

Les processeurs haut de gamme affichent en moyenne une vitesse supérieure à  3 GHz par seconde, soit plus de 3 milliards de cycles par seconde.

À l'intérieur du processeur se trouve  le cœur du CPU.
C’est l'endroit où ont lieu :

 la lecture
 et l'exécution des instructions.

Multi-coeur

Un processeur doté d'un seul cœur traitera les instructions une par une.
Aujourd’hui, la plupart des processeurs possèdent plusieurs Cœurs.

 

C’est ce qu’on appelle des CPU multicœurs.

Ce type de processeur, peut donc traiter plus de taches qu'un processeur monocœur.
.

Comme exemple, on a les processeurs double cœur.

 


On à aussi les « quad core » qui eux ont 4 cœurs.

.

Intel et AMD

Les deux plus grands fabricants de processeurs  sont :

 Intel
 et AMD (Advanced Micro Devices)

AMD_vs_Intel_Challenge

Intel est le plus grand fabricant de processeurs et a été fondé à la fin des années 1960. Il a dominé le marché des processeurs pendant un certain nombre d'années, jusqu'à ce que la montée en puissance d'AMD devienne son principal concurrent.

Certains des processeurs Intel sont connus sous le nom de processeurs :

 

  286
 386
 486
 Celeron
 Pentium
 et Xeon

 

AMD (Advanced Micro Devices) est le deuxième plus grand fabricant de processeurs, et il a été aussi fondé en 1960.

Mais ce n’est qu’au milieu des années 90, qu’il a commencé à concurrencer Intel.

Certains des processeurs AMD sont connus sous les noms de :

  K5
 K6
 Athlon
 Duran
 Sempron
 Athlon 64
 Opteron
 Phenom
 FX
 et Ryzen

 

32 bits VS 64 bits

Les processeurs, que ce soit Intel ou AMD, peuvent être disponibles en versions 32 ou 64 bits, un peu comme les systèmes d’exploitation.

 

La différence entre un 32 bits et un 64 bits, c’est la façon dont il gère la mémoire.

Un processeur 64 bits traitera une plus grande quantité de données qu’un processeur 32 bits.

Les processeurs 32 bits ne peuvent normalement pas adresser  plus de 4 Gigaoctets, de mémoire CPU, tandis que les processeurs  64 bits peuvent en adresser 16 Exaoctets, ce qui représente 4 milliards de fois plus de mémoire qu'un 32 bits.

Ce nombre est tellement énorme, qu’on peut dire qu’il est illimité, car nous n'aurons jamais besoin d'utiliser cette quantité de mémoire.

Fonctionnement CPU

Revenons maintenant au fonctionnement du CPU.

 

Pour que les données ou qu’un programme s'exécutent, ils doivent d'abord être chargés dans la RAM.

Les données sont donc stockées sur le disque dur, puis à partir du disque dur, elles sont chargées dans la RAM.

Et c’est à partir de là, que le CPU peut  traiter les données ou exécuter le programme.

 

.

Dans un système 32 bits, étant donné que la quantité maximale de mémoire qui peut être prisent en charge est de 4 Go, et bien, ce ne sera pas suffisant pour contenir toutes les données dont le processeur a besoin pour faire fonctionner l'ordinateur le plus rapidement possible.

Lorsque ça se produit, les données en trop doivent être conservées sur le disque dur, pour compenser ce manque de mémoire.

C’est-à-dire qu’au lieu que les données passent directement de la RAM au processeur, et bien elles retournent sur le disque dur, ce qui faire ralentir le PC…

Alors que sur un système en 64 bits, il est capable de stocker beaucoup plus de mémoire que 4 Go.

Ce qui signifie qu’il y a + de données, qui peuvent être chargées dans la RAM…

Évitant de faire ralentir le disque dur et causer des ralentissements au PC

C'est pourquoi un système 64 bits est plus rapide qu'un système 32 bits.

 

Cache CPU

On va maintenant parler du cache CPU. C’est-à-dire de la mémoire du processeur.

 

La mémoire cache du CPU, utilise comme type de mémoire, de la SRAM ou de la RAM statique, qui est une mémoire très rapide par rapport à de la DRAM ordinaire, qui est utilisée pour la mémoire principale.

Le cache CPU est donc la mémoire interne du processeur et son travail consiste à stocker les données et les taches en attente, avant d'être utilisées par le CPU.

 

Donc, en gros, le rôle du cache CPU, c’est de conserver les données qui seront utilisées régulièrement par le processeur.

D’ailleurs lorsque le CPU a besoin d'accéder à certaines données, et bien, il ira d’abord vérifier dans son cache, avant d’aller voir  la mémoire principale, qui sont ses barrettes RAM.

C'est pourquoi le cache de mémoire est si important, car si le CPU peut accéder à tout ce qu’il veut, directement depuis son cache super rapide, et bien l’ordinateur fonctionnera plus rapidement.

L1, L2, L3

Le cache mémoire est disponible en plusieurs niveaux.

 

On a le niveau :

  L1, qu’on appelle aussi le cache principal. Il est situé directement sur le CPU en lui-même et Il fonctionne donc à la même vitesse que le processeur.
C'est donc le cache mémoire le plus rapide de l’ordinateur.
  On a le cache de niveau 2, le cache L2, qui se fait aussi appeler, le cache externe. Il est utilisé pour intercepter les données récentes du CPU, qui n’ont pas été interceptées par le cache de niveau 1.
Donc, en gros, si le processeur ne peut pas trouver les données dont il a besoin dans le cache de niveau 1, et bien il ira chercher les données dans le cache de niveau 2.
 Et s’il ne trouve pas les données, alors il ira voir du côté du  cache de niveau 3, le L3.
Ce niveau est utilisé pour intercepter les données qui n’ont pas été récupérées par les caches de niveau 1 et 2.
Le cache L3 est souvent appelé « cache partagé », car sa mémoire est partagée entre tous les cœurs du processeur, tandis que les caches de niveau 1 et 2 sont eux, dédié à leur propre cœur de processeur.

 

Et si les données sont introuvables, sur les différents caches, et bien le processeur, descendra jusqu’à la  RAM.

C’est-à-dire, les barrettes de mémoires installées sur la carte mère.

Comme on peut le voir aussi, le cache L2 est plus grand que le cache L1, mais cela ne veut pas dire qu’il est plus rapide… Et pareille pour le  Cache L3, qui lui, est plus grand que les caches L2 et L1…

Dans tous les cas, l’ordre de rapidité des différents niveaux de cache est :

 Le L1
 Le L2
 Et le L3

Alors sur le support, on peut voir que le cache de niveau 2 est situé directement sur le processeur, car c’est un CPU récent.
Sur les anciens processeurs, généralement le cache L2 est plutôt placé sur une puce dans la carte mère, indépendant du CPU.

Chipsets

On va terminer le cours sur les Chipsets de la carte mère

 

L'un des composants principaux et des plus importants de la carte mère est le chipset.

Les anciennes cartes mères ont été conçues avec énormément de puces différentes, dispersées, un peu partout sur la carte mère.

 

.

Il y avait des puces pour différentes choses, comme des puces pour :

 les contrôleurs de bus
 les contrôleurs de mémoire
 de clavier, etc.

Avec la progression de la technologie informatique,  les ingénieurs ont décidé de réduire le nombre de puces, en les centralisant.

C’est ce qu’on appelle : les chipsets !

Un chipset est donc un ensemble de puces.

Le chipset permet de contrôler le flux de données entre :

 le CPU
 les périphériques
 les lots de bus
 et la mémoire.

Ce qui veut dire que toutes les différentes parties de la carte mère  communiquent avec le processeur via le chipset.

Le chipset se compose essentiellement de deux puces :

 

  l'une est appelée le northbridge
  et l'autre est le southbridge.

 

Une image contenant équipement électronique, circuit

Description générée automatiquement

Le northbridge est situé dans la partie supérieure ou nord de la carte mère, alors tout dépend dans quelle position on regarde la carte mère.

 

Mais en gros,  il est situé près du CPU et lui est directement connecté.

Il est aussi connecté :

  à la mémoire
  et aux emplacements AGP ou PCI express.

Le port AGP est un port vidéo assez ancien, qui a été remplacé par le port PCI Express.

 

Donc, pour que le CPU communique avec la mémoire et le bus vidéo, AGP ou PCI express, et bien, il doit d'abord passer par le chipset du Nord : Le northbridge.

On peut le voir, comme un intermédiaire de communication entre :

  Le processeur
 Le port PCI express
 et la mémoire.

Le deuxième chipset se fait appeler : Le Southbridge.

Il est situé au bas ou au sud de la carte mère, près des emplacements de bus PCI.

 

Le Chipset du sud se connecte aux emplacements :

  de bus PCI
  aux connecteurs SATA
  IDE
  Et aux ports USB.

Il est donc responsable de la partie inférieure de la carte mère, tandis que le northbridge est responsable de la partie supérieure.

Alors comme on peut le voir sur le schéma, il n'y a pas de connexion directe entre le CPU et la partie inférieure de la carte mère.

 

Donc, si les ports PCI, USB, IDE ou SATA doivent communiquer avec le CPU, et bien, ils devront obligatoirement passer par le chipset du bas, puis par celui du haut, avant d’arriver au CPU.

Dans tous les cas, le chipset du haut est plus rapide que celui du bas.

Parce que le CPU, le PCI-Express et la mémoire sont les composants les plus utilisés et les plus importants de la carte mère.

Ils doivent donc fonctionner à la vitesse la plus élevée.

Tandis que le chipset du bas est plus lent, car, les bus PCI, les connecteurs SATA / IDE, et les ports USB, n'ont pas besoin d'être aussi rapides que les autres composants.

Ce qu’il faut retenir, c’est que les composants ayant une vitesse élevée sont connectés au chipset du nord et les composants plus lents sont connectés au chipset du sud.

La connexion de ces 2 différentes parties de la carte mère se fait, en utilisant des voies qu’on appelle « Bus ».

Et c’est ce que nous verrons dans le cours suivant.

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