comment bien choisir son CPU lors d’un changement de carte-mère ou encore pour une augmentation de la rapidité et de la réactivité de son PC ? La sélection d’un processeur se décide en fonction de ses besoins et du reste des composants du PC. Ce guide d’achat reviendra sur les principes de fonctionnement d’un processeur ainsi que les conseils pour bien le choisir.
Sommaire
- Page 1 Les caractéristiques d’un processeur
- Page 2 Les clefs pour bien choisir son processeur
- Page 3 Notre Sélection CPU
Les caractéristiques d’un processeur
Véritable chef d’orchestre d’un ordinateur le CPU (Central Processing Unit) ou processeur central ou bien encore microprocesseur, exécute les instructions générées par le système d’exploitation et les différents logiciels d’une plateforme. Une instruction est un travail ou une tâche que doit fournir le processeur. Comme par exemple ouvrir votre navigateur, compresser vos dernières factures d’achat en ligne, convertir une vidéo des derniers exploits de votre chien, etc. Les instructions possèdent des priorités différentes et sont stockées en fils d’attente avant tout dans la mémoire cache du processeur, mais aussi dans la mémoire RAM. Leur position dans le fil d’attente ainsi que l’emplacement de leur stockage dépendent de leur importance.
Une bonne configuration PC ne se résume pas à un microprocesseur. Il faut en effet que l’ensemble des composants de l’ordinateur soit équilibré. Par exemple, choisir un core i5-7500 avec un SLI de RTX 2080 TI n’a aucun sens. Par conséquent pour bien choisir un processeur il faut bien connaître ses caractéristiques mais aussi le reste de la configuration PC.
Les cœurs
Un cœur, également appelé core, en anglais, est une unité de calcul du processeur capable d’exécuter un programme à part entière. Les processeurs d’aujourd’hui sont multi cœur, c’est-à-dire qu’ils possèdent deux cœurs ou plus indépendants. Le nombre de cœur est nommé dans les caractéristiques : single-core pour un, dual-core pour deux, quad-core pour quatre etc.
Pourquoi mettre plusieurs cœurs dans un CPU ?
La présence de plusieurs unités de calcul dans un processeur offre la possibilité d’exécuter plusieurs tâches par cycle d’horloge. Les tâches sont également appelé threads ou fil d’instruction. En fait c’est comme s’il y avait plusieurs processeurs sur la carte-mère. En d’autres termes, on parallélise le traitement des données. Cela permet d’augmenter la puissance de calcul du CPU, sans pour autant élever sa fréquence d’horloge.
Les autres raisons du passage en multi-coeur
Par le passé les processeurs avaient un seul cœur, donc le nombre d’instruction par cycle était limité à une ou deux. La seule solution pour augmenter la puissance était alors l’amélioration de l’architecture ou l’élévation de la fréquence d’horloge. Cependant avec l’augmentation de la fréquence, le dégagement de chaleur et la consommation grimpe également.
La solution pour résoudre ce problème est de diminuer la finesse de gravure pour permettre ainsi un dégagement et une consommation moindre. Par ailleurs le choix d’un système de refroidissement plus efficace à chaque augmentation de fréquence n’était pas une solution envisageable. Notamment à cause du poids et de la taille qui deviendraient rapidement ingérables, mais aussi avec le coût supplémentaire que cela générerait.
Mais étant donné que la diminution de la finesse de gravure ne pouvait aller aussi vite que la montée en fréquence, ce n’était pas une solution pérenne. Finalement la solution à ce problème, apparemment insoluble, a été de multiplier le nombre de cœurs.
Cœur physique et logique
Les cœurs physiques sont comme leur nom l’indiquent, des cœurs matériellement ou physiquement présents. Quant aux cœurs logique ce sont des cœurs physiques simulés, ils permettent d’augmenter le nombre de cœur virtuellement. Ceci est possible grâce à la technologie « Hyper-Threading » pour Intel et « SMT » pour AMD. Elle consiste à rendre possible la réalisation de 2 instructions ou plus par cycle. Ce qui permet par exemple avec un CPU à 4 cœurs physiques de posséder huit cœurs logiques (pour 2 tâches par cycle). Bien sûr les cœurs logiques ne sont pas comparables en performances aux cœur physiques. Cela permet quand même d’optimiser au mieux les cœurs physiques.
Pour tirer avantage des processeurs multi-core, il faut par contre des logiciels qui soient capables d’exploiter plusieurs cœurs en même temps. Malgré tout, on peut tirer bénéfice de plusieurs cœurs même avec des logiciels non adaptés. Comment c’est possible ? par exemple prenons plusieurs logiciels non compatibles multi-tâche. En les exécutant en même temps, chacun va pouvoir utiliser un cœur différent, par conséquent bénéficier du multi-core.
Le nombre de transistors
Composant électronique essentiel, fondamentale pour les microprocesseurs, plus son nombre est élevé, plus le processeur sera puissant, enfin en théorie 😉 . Cette affirmation est vrai seulement dans le cas de processeurs assez similaires. En effet le nombre de cœur, l’efficience de l’architecture ou encore le niveau de fréquence d’horloge, aura autant de poids, sinon plus, que le nombre de transistors.
Depuis la sortie du processeur Intel 4004 en 1971, disposant de 2300 transistors, le nombre de transistors a considérablement augmenté. Par exemple le Threadripper 2990WX d’AMD sorti en 2018, contient le nombre hallucinant de 19,2 milliards de transistors, une sacrée différence en somme ! Il faut garder a l’esprit que le nombre de transistors d’un processeur, est essentiellement lié à sa finesse de gravure. Par analogie, on ne peu pas rentrer un éléphant dans une boite a chaussure !
La fréquence d’horloge
La fréquence d’horloge représente le nombre de cycles ou d’impulsion par seconde du processeur. Cette valeur est exprimée en Hertz. Ainsi un CPU de 2 GHz ou 2000 Mhz, générera 2000 millions d’impulsions par seconde. Lors d’une impulsion, tous ou partie d’une instruction est alors accomplie, c’est un référentiel d’action pour le CPU. Ces impulsions sont créées par un générateur d’horloge à base de quartz. Il bat la cadence tel un métronome comme une montre à quartz qui mesure le temps grâce à ces impulsions. Plus elle est élevée, plus le processeur exécute d’instruction par seconde, donc plus il est puissant.
Mais depuis l’arrivée du multi-cœur, de l’Hyper-Threading et des architectures très évolué, cette caractéristique est moins signifiante. Par exemple un processeur avec une fréquence de 1.5 GHz peut-être plus performant qu’un de 4 GHz. Comment c’est possible ? ça l’est avec quelques cœurs de plus, plus de mémoire cache et une architecture plus performante. Malgré tout, sur des processeurs similaires, le juge de paix sera toujours la fréquence d’horloge.
La mémoire cache
Également appelé mémoire-tampon, c’est une mémoire rapide destinée à stocker et servir les instructions sur le point d’être traitée. Cette valeur est exprimée en Mo. Elle permet d’optimiser le temps d’accès aux instructions par rapport à celle stockée dans la RAM. Cette mémoire cache possède par ailleurs plusieurs niveaux qui correspondent à des performances et des tailles différentes.
le premier niveau de mémoire (L1 cache) se situe directement au niveau du die ou du circuit intégré (sur chaque cœur). C’est la mémoire avec la plus petite capacité et la plus grande vitesse. Le deuxième niveau (L2 cache) se situe en dehors des cœurs du processeur. Elle est plus grosse ainsi que plus lente du fait de l’intégration, physique, moins directe. Enfin le cache de 3e niveau situé en dehors du processeur. Elle a la plus grande capacité et c’est la plus lente.
Le processeur cherche d’abord à utiliser le niveau de cache le plus rapide avant d’utiliser le plus lent (L1 sinon L2 sinon L3). Plus la capacité est grande mieux c’est, surtout pour le L1 et le L2. Mais bien entendu à partir d’une certaine limite cela n’apporte plus d’avantage.
La finesse de gravure
La valeur exprimée en nanomètre (nm) et mise en avant par les fondeurs, représente la finesse de gravure. Elle indique le niveau de miniaturisation autant que la finesse des pistes du circuit intégré. À la baisse, ce facteur permet de réduire la consommation et le dégagement de chaleur, également d’augmenter le nombre de transistors et de cœurs.
Quand on débarrasse un CPU de son boîtier, c’est-à-dire le capot de protection ou IHS (Integrated Heat Spreader) et son support de socket, il ne reste plus que la puce ou le die. Les dies sont découpés sur des plaques ou galettes de silicium appelées Wafers. Une diminution de la finesse de gravure permet par conséquent d’augmenter le nombre de dies par plaques. Les économies d’échelle réalisées permettent donc de diminuer les coûts par processeur.
Pour information, pour comparer, la finesse de gravure d’un CPU Intel Core i9 9820X est de 14 nm, ainsi que 12 nm pour un AMD Ryzen Threadripper 2950X. En ce qui concerne les GPU, de la même periode, même si ce n’est pas le sujet de ce guide, le GPU Nvidia RTX 2080 est gravé en 12 nm. AMD etait en avance, il y a une période récente, sur Intel pour la finesse de gravure, mais le géant américain c’est rattraper depuis.
Le socket
Un processeur est lié à un socket et n’est donc pas compatible avec n’importe quelle carte-mère. Pour qu’un processeur soit compatible avec une carte-mère certaines conditions doivent être remplies. En bref, le bon chipset, le bon socket et dans certains cas la bonne version du bios. Le socket est le support ou vient s’installer le processeur, en fin de compte c’est le lien entre le processeur et la carte-mère. Il est connecté à beaucoup de composants de la carte-mère, comme par exemple le chipset et la RAM. Un socket est directement lié à un ou plusieurs chipset.
Le TDP
Le TDP (thermal design power) ou enveloppe thermique, exprimé en watts, renseigne sur le dégagement thermique d’un processeur. À ne pas confondre avec la consommation ou la puissance électrique. De fait, plus le TDP est faible, moins le processeur chauffe. Cette valeur est nécessaire pour dimensionner correctement son système de refroidissement (watercolling ou aircooling) et ainsi permettre une dissipation calorique suffisante.
Selon toute vraisemblance c’est une valeur qui est produite par un CPU à moyenne ou pleine charge, mais il n’y a rien de clair à ce sujet. C’est pourquoi si vous aimez le silence ou pratiquer l’overclocking où tout autre activité gourmande, choisissez un refroidissement surdimensionné. Pour un PC dédié à la bureautique, un refroidissement sous-dimensionné est même envisageable.
Contrôleur graphique
Comme cité sur le guide, comment bien choisir sa carte-mère, certains processeurs sont équipés, depuis un certain temps, de contrôleur graphique ou d’IGP (processeur graphique intégré). Cela permet notamment d’éviter l’achat d’une carte graphique pour des configurations du type bureautique ou il n’a pas de nécessité de calcul 3D lourd. Malgré tout même avec une configuration équipée d’une carte graphique cela permet d’avoir l’avantage d’une redondance au niveau graphique. Cela est bien utile en cas de dépannage pour faire des tests, surtout que le surcoût engendré n’est pas énorme.
Contrôleur mémoire
Depuis un certain temps le contrôleur mémoire est également intégré au sein du processeur. Il détermine le type de RAM à utiliser avec le processeur et aussi la fréquence maximum possible. Autrefois, il était présent dans le northbridge.
Mode turbo
Appeler « Turbo Core » par AMD et « Turbo Boost » du coté Intel, le mode turbo est une fonction qui permet de faire varier automatiquement la fréquence du processeur. Cette variation de fréquence peut partir de la valeur la plus basse jusqu’au-delà de la fréquence nominale. Elle dépend de la charge de travail ainsi que d’autres facteurs (température, nombre de cœurs au travail, etc.).
Cela permet donc d’utiliser toute la puissance de son processeur tout en générant une économie sur la consommation électrique. À cela s’ajoute une diminution globale du bruit. Bien évidemment le mode turbo ne dépasse pas les limitations imposées par le fondeur. Pour aller au-delà il faut overclocker en mode manuel et aussi avoir le processeur et le refroidissement adéquat. Pour en savoir plus sur le Turbo Boost et sur le Turbo Core.
Processeur bloqué ou débloqué
Une partie des processeurs Intel sont bloqués, c’est-à-dire que le sur-cadencage n’est pas possible. Certain sont débloqués, clairement visibles sur la boîte avec d’une part l’indication unlocked et d’autre part en fin de référence du processeur avec la lettre K ou X. Du côté du fondeur AMD, la plupart des processeurs sont débloqués et peuvent être overclockés. Petite astuce, chez AMD quand il y a l’indication X en fin de référence, alors vous pouvez être sûr qu’ils sont toujours débloqués.
Overclocker ça sert à quoi ?
A tirer le meilleur parti de son processeur ou de sa carte graphique de manière financière mais également en matière de puissance. Cela peut-être aussi une passion et un loisir, source de défi à conquérir.
Passage en revu rapide de la pratique de l’overclocking
De nos jours pour overclocker son CPU il faut “simplement” augmenter le coefficient multiplicateur ou/et la vitesse du bus. Ces deux valeurs agissent directement sur la fréquence d’horloge. En fait la fréquence d’horloge du processeur est le fruit du produit du coefficient multiplicateur avec la fréquence du bus système.
L’augmentation du coefficient multiplicateur ou de la vitesse du bus système doit se faire par petit palier. De plus à chaque modification il faut vérifier la stabilité du système en réalisant un test de charge, avec par exemple, Super Pi ou OCCT (logiciel de benchmark). En cas d’instabilité il faut augmenter très légèrement la tension du CPU (Vcore) au niveau du BIOS/UEFI. Ensuite il faut tester à nouveau, et répéter ces opérations jusqu’à obtenir où se rapprocher du gain de puissance voulut tout en ayant un système stable.
La nécessité d’avoir du matériel performant
Bien entendu il faut avoir une carte-mère de qualité, une alimentation de qualité dimensionnée correctement, un CPU débloqué et surtout un refroidissement en relation (capacité de refroidissement) avec le niveau d’overclocking voulu.
L’architecture du processeur
Les fondeurs améliorent assidûment leur processeur, avec une période plus ou moins longue entre chaque génération. À chaque génération il y a diverses améliorations, comme par exemple une augmentation du nombre de cœur et de la capacité du cache mémoire, une diminution de la finesse de gravure, etc. A cette occasion cette nouvelle architecture est baptisée d’un nouveau nom par le fondeur. Vous avez sûrement entendu parler du terme « Hashwell », « Skylake », « Kaby lake-X » en relation avec Intel ou « K10 », « Bulldozer », « Zen » pour AMD. C’est tout simplement le nom donné par les fondeurs à leur architecture du moment. A ne pas confondre avec les termes, Ryzen (AMD) ou Core Ix (Intel) par exemple qui sont des modèles ou des gammes de CPU.
Si vous n’avez pas connaissance de tous les noms d’architectures ainsi que leur date de sortie, vous pouvez quand même savoir si un processeur est de dernière génération ou non. L’astuce c’est que la finesse de gravure la plus petite ainsi que le nombre de cœur le plus grands sont une indication fiable du caractère très récent d’un processeur (il y a longtemps c’était plutôt la fréquence d’horloge).
