Les ordinateurs simulent deux fonctions de notre cerveau : la mémoire et la capacité de calcul.
Ils le font au moyen de deux systèmes :
- les mémoires (la mémoire RAM et le disque) qui permettent à l’ordinateur d’enregistrer des informations et de les retrouver au besoin ;
- un processeur qui permet à l’ordinateur de faire des calculs comme des additions, des soustractions, des divisions et des multiplications.
La mémoire a été inventée il y a bien longtemps puisque Moïse en possédait déjà une pour enregistrer les dix commandements de Dieu douze siècles avant notre ère. Évidemment, les tables de pierre de Moïse n’avaient pas une grande capacité de stockage et elles étaient plutôt encombrantes, mais elles ont tout de même fait la job puisque les dix commandements se sont rendus jusqu’à nous.
La composante de l’ordinateur qui est vraiment extraordinaire est le processeur. Les premiers processeurs ont été fabriqués dans les années 1940.
Dans cet article, nous allons explorer quelques facettes des mystérieux et fascinants processeurs.
Les lampes électroniques
Les processeurs des premiers ordinateurs étaient constitués de lampes électroniques semblables aux lampes qu’on retrouvait dans les radios et les téléviseurs des années 1950.
Ces processeurs étaient coûteux, lents, encombrants, fragiles et produisaient énormément de chaleur.
Seules les armées, les grandes universités et les agences gouvernementales pouvaient dépenser les millions de dollars nécessaires pour acquérir ces machines capricieuses.
Les transistors
En 1947, une invention allait tout bouleverser et mettre en branle l’informatique moderne. Il s’agit du transistor. Celui-ci peut remplacer la lampe électronique et, comparativement, il est plus rapide, plus petit, moins fragile et il produit beaucoup moins de chaleur. Sans le transistor, l’ordinateur serait demeuré un objet de laboratoire énorme et il ne se serait jamais infiltré dans la vie du commun des mortels.
Une deuxième invention fantastique est survenue en 1958 : des chercheurs ont réussi à imprimer des transistors sur une plaque de silicium avec un procédé semblable à la photographie. Les chercheurs ont donné le nom de circuit intégré à cette nouvelle découverte. La révolution informatique est maintenant en marche.
On ne voit pas les transistors.
Ils sont microscopiques et sont cachés dans le boîtier noir.
Un ordinateur que vous achetez aujourd’hui pour moins de 1000 $ contient un processeur constitué d’un circuit intégré de la grosseur d’une pièce de 25 sous et ce circuit intégré contient 10 milliards de transistors. Imaginez la grosseur et le prix d’un ordinateur qui contiendrait 10 milliards de lampes !
Les types de processeurs
Il existe plusieurs types de processeurs. En voici quelques-uns.
Les processeurs centraux
(souvent appelés CPU pour central processing unit)
Ce sont les processeurs qu’on retrouve dans nos ordinateurs. Ils sont caractérisés par leur puissance et leur polyvalence. Ces processeurs peuvent exécuter plusieurs centaines d’instructions différentes à une vitesse de plusieurs milliards d’instructions par seconde. Toutefois, ils fonctionnent de façon à peu près séquentielle, c’est-à-dire qu’ils exécutent les instructions une après l’autre.
Les processeurs graphiques
Ce sont les processeurs qui font les calculs nécessaires pour afficher une image sur votre écran. Les processeurs graphiques peuvent exécuter un plus petit nombre d’instructions que les processeurs centraux, mais ils peuvent exécuter des milliers d’instructions en parallèle, c’est-à-dire en même temps.
La compagnie Nvidia, créée en 1993, est le leader dans la fabrication de ces processeurs. Au début, leurs processeurs graphiques étaient destinés aux amateurs de jeux vidéos qui étaient prêts à payer cher pour disposer d’un ordinateur puissant capable d’afficher des mouvements rapides à l’écran. Nvidia a connu un franc succès dans ce marché de niche et la valeur de la compagnie a atteint 1 milliard de dollars canadiens en 2000 et 11 milliards de dollars en 2010.
Premier coup de chance : durant les années 2010, les processeurs de Nvidia se sont avérés les plus efficaces pour miner des bitcoins et d’autres monnaies numériques, cela a propulsé la valeur de la compagnie à 188 milliards de dollars en 2020.
Deuxième coup de chance : durant les années 2020, les processeurs de Nvidia se sont avérés les plus efficaces pour supporter les projets d’intelligence artificielle, cela a fait exploser la valeur de la compagnie à 6000 milliards de dollars, valeur au moment où j’écris cet article. Nvidia est aujourd’hui la compagnie avec la plus grande valorisation au monde.
Une personne qui a investi 1000 $ dans la compagnie Nvidia en 2000 récolte aujourd’hui six millions de dollars !
… si j’avais donc su …
Les microcontrôleurs
Ce sont de tout petits ordinateurs munis de processeurs peu puissants et spécialisés. On les retrouve partout. Par exemple, ce sont eux qui contrôlent les cycles de votre lave-vaisselle et qui affichent l’heure sur votre four à microondes. Il y en a entre 50 et 120 dans une automobile.
Les processeurs quantiques
Les processeurs quantiques exploitent les comportements quantiques de la matière. Alors que les bits de nos ordinateurs classiques peuvent prendre uniquement deux valeurs : zéro ou un, les bits des ordinateurs quantiques peuvent prendre simultanément toutes les valeurs entre zéro et un, ce qui leur permet de résoudre certains problèmes infiniment plus rapidement que les ordinateurs classiques.
Le développement des ordinateurs quantiques a commencé dans les années 1980, mais leur développement se bute à des problèmes très complexes et le développement des ordinateurs quantiques progresse très lentement. Il existe quelques processeurs quantiques expérimentaux, mais, pour le moment, ces ordinateurs ne peuvent traiter qu’un nombre très limité de bits et ils ne sont d’aucune utilité pratique.
On entend souvent dire que les ordinateurs quantiques vont permettre de déchiffrer tous les codes secrets très rapidement. Ne vous inquiétez pas, ce n’est pas le cas. Il existe des algorithmes de chiffrement que les ordinateurs quantiques ne pourront jamais briser.
Lorsque les ordinateurs quantiques seront fonctionnels, toutes les organisations auront converti leurs applications de chiffrement à ces algorithmes qui sont incassables par les ordinateurs quantiques et vos transactions bancaires continueront d’être en sécurité.
Voulez-vous en savoir plus ?
Si les processeurs vous intéressent, je vous invite à assister à la séance du mercredi 18 mars à 19 h 30. Dans la deuxième heure de cette séance, je présenterai diverses informations intéressantes et surprenantes sur les processeurs.
Il s’agira d’une présentation de vulgarisation. Les gens qui n’ont pas de connaissance en électronique et en informatique pourront comprendre tout ce qui sera présenté.
Michel Gagné
Excellent article, Michel, qui nous rappelle humblement d’où nous venons afin de bénéficier des technologies que nous avons actuellement à notre disposition. Il y a également les NPU (processeurs neuronaux) et les TPU (Tensor Process Unit), les deux utilisés en IA. J’ai bien hâte d’assister à ta présentation!
Très intéressant ce cours sur l’origine et le fonctionnement des composantes informatiques.
La comparaison avec les tablettes de Moïse est très rigolo! En effet, bien que la « mémoire » n’a pas été « inventé’, mais était déjà inclus dans la machine humaine, Dieu a tout de même pris 40 jours avant d’écrire les 10 commandements sur ces tablettes de pierre. Quand on réalise qu’elles se sont rendus jusqu’à nous simplement de main à main, on ne peut que s’émerveiller de progrès technologique qui, maintenant, nous permet de transmettre de l’information partout sur la planète en un simple clic.
Oui ça peut sembler rigolo, cependant, il y a beaucoup de gens, même en 2026 qui préfèrent encore utiliser une ‘tablette’ même s’il ne s’agit pas d’en arriver à des fins mystiques.
Tout à fait d’accord, Jean.