L'architecture matérielle
L'informatique, soit le traitement automatique de l'information, a évolué de bien des manières au fil des siècles. Des premiers outils à calculer, aux machines à calculer, jusqu'à nos ordinateurs actuels, et vers l'évolution certaine des ordinateurs quantiques.
Les ordinateurs ne sont capable de traiter que 2 valeurs dinstinctes : les 0 et les 1, par le biais de tubes à vide, ou de transistors.
La présence de courant dans un tube ou un transistor représente la valeur 1, l'absence la valeur 0. Ainsi, quand du courant passe, le transistor se trouve à l'état haut (valeur 1). À contrario, il est dans l'état bas, donc 0.
C'est similaire à un interrupteur pour allumer une lumière.
| Transistors | Tube à vide |
|---|---|
 |  |
| Taille : 1cm | Taille : quelques centimètres |
Les tubes à vide ont été utilisés pour la création du premier ordinateur, l'ENIAC :
Il y en avait environ 17 468 ; l'ordinateur pesait 30 tonnes, et était capable de faire à la seconde :
- 5 000 additions
- 357 multiplications
- 38 divisions
- 3 extractions de racine
L'avénement du transistor a révolutionné la fiabilité et la miniaturisation des composants informatique, mais a également permi d'accroître le nombre de calculs possibles par seconde.
Plus on rend les transistors petits, plus on peut en graver sur des circuits intégrés, et plus ces circuits seront capables de traiter d'instructions à la seconde. On parlera ainsi d'IPS pour Instructions Per Second.
Une évolution architecturale
| Année | Invention | Nombre transistor |
|---|---|---|
| 1936 | Machine de Turing | |
| 1946 | Premier ordinateur : l'ENIAC | |
| 1947 | Le transistor | |
| 1971 | Intel 4004 | 2300 |
| 1974 | Intel 8080 | 4500 |
| 1978 | Intel 8086 | 29 000 |
| 1982 | Intel 286 | 134 000 |
| 1989 | Intel 486 | 1 180 000 |
| 1993 | Intel Pentium | 3 100 000 |
| 2006 | Intel Itanium Duo 2 | 1 700 000 000 |
| 2016 | Intel "Kabylake" | 2 600 000 000 |
| 2020 | Apple M1 | 18 milliards |
| 2023 | Apple M2 Max | 67 milliards |
En 2021, le processeur WSE-2 de Cerebras dispose de 2600 milliards de transistors.
L'actuel détenteur du nombre de transistors et le processeur WSE-3 de Cerebras avec 4000 milliards de transistors (2024). Ce processeur est utilisé dans le domaine de l'Intelligence Artificielle. Il peut échanger jusqu'à 21 pétaoctets par seconde de données (1 pétaoctet = 1000 téraoctets).
C'est une loi dite empirique (loi qui est vérifiée par expérience, mais ne reposant sur aucune base) qui a été établie en 1965 par Gordon E. Moore.
Cette loi indique que tous les 2 ans, la densité de transistors sur les microprocesseurs double.
Tous les 2 ans, on a 2 fois plus de transistors dans un microprocesseur. Ce qui signifie qu'un microprocesseur devient plus petit à chaque fois, que le coût de production s'amoindrit, et qu'il devient plus rapide et efficace !
Fonctionnement d'un ordinateur
A découvrir dans l'activité 1.