Technologie Pentium 4 : Questions & réponses

Chacun sait qu'une machine de jeu va de paire avec un bon processeur. C'est pourquoi j'ai décidé d'aller un peu plus loin dans la technique pour vous exposer les différentes technologies comprises dans le P4. Par-là je ferais aussi des rappels sur les différents tenants et aboutissants.



Commençons par quelques notions d'ordre général.

Un microprocesseur n'est pas une pièce qui est simple (vous l'aurez deviné) mais il est tellement complexe qu'on ne peut plus mesurer la puissance d'un processeur à sa seule vitesse de fonctionnement. Le Pentium 4 en est un exemple flagrant. A fréquences élevées ne correspond pas forcément une augmentation proportionnelle des performances. Alors pourquoi le Pentium 4 se comporte si étrangement ? C'est ce à quoi j'essaierai d'apporter quelques éléments de réponse avec cette Foire Aux Questions (FAQ).

La mémoire cache :

Dis-moi pourquoi utilise t'on de la mémoire cache ?

Car les processeurs proposent des fréquences de plus en plus élevées. Je m'explique : les microprocesseurs sont des machines à calculer mais il faut qu'ils travaillent sur des données et les données sont fournies par une mémoire. Les mémoires de stockage (cd ou même disques durs) sont a priori trop lentes pour pouvoir soutenir la cadence d'un processeur (on parle de nanosecondes et de millisecondes). Le processeur va donc vite mais il attend qu'on lui fournisse du " matériel " pour faire son boulot. C'est alors que la ram est née*. Mais très vite il s'est avéré qu'elle était aussi trop lente pour fournir directement le processeur. Est alors née la mémoire cache de deuxième niveau. D'abord introduite par Intel dans le Pentium II, elle fut ensuite intégrée par les autres microprocesseurs, pour ensuite devenir interne (on die) et mieux suivre la cadence - de plus en plus infernale - du CPU, et ainsi ne pas gâcher des Mhz pour rien.

* Le cache L2 est apparu sur les cartes mères 386 et s'est généralisé avec le 486. Ainsi tu avais du cache sur le 486 (généralement 512Ko, voir du 1Mo).

Dis-moi en quoi cela concerne le Pentium 4 ?

Tout simplement car ce processeur introduit une architecture mémoire toute particulière, et qui change des autres. Là ça devient technique. L'architecture des mémoires caches du Pentium présente sur le papier des caractéristiques impressionnantes. En effet on compte souvent pour déterminer la rapidité de certaines opérations le temps en terme de cycle d'horloge du processeur. Bref en 1 hertz. Et il se trouve qu'Intel a fait du travail sur le cache L1 (première mémoire accessible après les registres processeurs). Il présente en effet un impressionnant temps de latence de 2 cycles ! C'est une énorme performance ! En gros cela signifie que le cache (mémoire) réagi en seulement 2 cycles… par exemple à 1.5 Ghz ça donne des temps de l'ordre de ... très bas ! :D Cependant il est utile de préciser qu'il n'a qu'une taille de 8 Ko ce qui est peu. Mais c'est la rançon d'un tel temps d'accès. Il peut dégager pas moins de 48 GB/sec de bande passante si le P4 est cadencé à 1.5Ghz ! Mais sur le terrain ? Il s'avère que la concurrence est rude avec l'Athlon car son cache L1 est de 128Ko et que de plus sur la moyenne il permet de réaliser des performances loin d'être ridicules puisqu'il peut délivrer pas moins de deux informations par cycle sous certaines circonstances grâce à son architecture "dual ported". Ce qui fait que sur des tests "in real life" il propose des performances qui n'ont absolument rien à envier à celles de son concurrent. Par comparaison en "temps absolu" le Pentium 4 délivre 8 bytes par cycle tandis que l'Athlon permet en moyenne 9.6 bytes par cycle… On comprend déjà un peu mieux pourquoi l'Athlon peut tenir tête. Mais ce n'est là qu'une toute petite partie du processeur qui a bien d'autres paramètres à décortiquer. Donc la bande passante est réellement impressionnante mais en temps absolu (c'est-à-dire si le P4 tournait aussi vite que l'Athlon on aurait un match très serré). Petite précision le cache L1 sur PIII faisait déjà 7.5 Bytes / sec. Intel n'a donc pas beaucoup augmenté dans l'absolu la bande passante, mais a surtout diminué les temps d'accès.

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