Les processeurs remplacent les transistors
La mort du transistor?
Derrière le mot transistor, se cachent, en fait, plusieurs familles. De façon simplificatrice, on trouve les transistors à jonction découverts en 1947 et ceux à effet de champ découverts en 1960.
Si on ne voit plus, comme dans les années 1960, des cartes couvertes de transistors, ils continuent d’exister mais, comme nous allons le voir, ils vivent cachés sous d’autres formes.
L’invention du circuit intégré
En 1958, John Kilby a l’idée de regrouper sur un même substrat quelques transistors et composants. Il venait d’inventer le circuit intégré.
Par rapport aux montages employant des composants discrets, la solution apporte différents avantages :
- diminution du volume occupé,
- diminution des dissipations calorifiques,
- suppression de soudures, causes fréquentes de dysfonctionnements.
Une intégration de plus en plus poussée des composants
En 1964 on intégrait moins de 10 transistors dans un circuit (technologie SSI), en 1968 on allait jusqu’à 500 transistors (MSI), en 1971 jusqu’à 20 000 (LSI), en 1980 jusqu’à un million (VLSI).
La course en avant se poursuit toujours : en 2015 on se rapprochait des 2 milliards de transistors dans un circuit.
L’apparition du microprocesseur
La densification des composants sur un même support a permis en 1969 de mettre sur un même support le cœur d’un ordinateur (unité arithmétique et logique, registres…). Le microprocesseur était né et allait révolutionner l’informatique.
Le premier d’une longue liste à être commercialisé fût l’Intel 4004, microprocesseur 4 bits sorti en 1971 comprenant 2250 transistors et exécutant 60.000 opérations par seconde.
Les améliorations des microprocesseurs
L’amélioration des performances des microprocesseurs sont la conséquence de plusieurs facteurs :
- L’augmentation du nombre de transistors pour un volume donné (Voir loi de Moore ci-dessous
- L’augmentation de la fréquence d’horloge qui rythme le déroulement des instructions
- L’augmentation du nombre de bits traités par l’unité centrale et par les bus de données
- Le parallélisme dans les traitements exécutés (multi-thread)
Une illustration de l’évolution des capacités des microprocesseurs
Le tableau ci-dessous donne les ordres de grandeurs des chiffres clés concernant les microprocesseurs par tranche de 11 années à partir du premier microprocesseur.
| Année | Nombre de transistors | Finesse de gravure en nanomètre | Fréquence de l’horloge | Nb de bits (cp/bus) | Nb de Méga-instructions par seconde |
| 1971 | 2 300 | 10 000 | 740 kHz | 4/4 | 0,06 |
| 1982 | 134 000 | 1 500 | 16 MHz | 16/16 | 1 |
| 1993 | 3, 1 millions | 250 | 200 MHz | 32/64 | 100 |
| 2004 | 125 millions | 65 | 3 GHz | 32/64 | 9 000 |
| 2015 | 1 750 millions | 14 | 4 GHz | 64/64 | – |