Le processeur (CPU, ou unité centrale de traitement) est le cerveau de l’ordinateur, qui attribue et traite les tâches et gère les fonctions opérationnelles essentielles.
Les ordinateurs sont désormais si bien intégrés à la vie moderne que nous ne pouvons même pas imaginer combien de CPU sont utilisés dans le monde. Une quantité tellement stupéfiante qu’un chiffre probant ne serait qu’une approximation.
On estime qu’il pourrait y avoir jusqu’à 200 milliards de cœurs de CPU (ou plus) actuellement en activité. Pour illustrer la portée de ce chiffre monumental d’un point de vue différent, le fabricant de puces Arm (lien externe à ibm.com) a déclaré avoir livré 7,3 milliards de puces au cours d’un seul trimestre de l’année 2020, soit environ 900 CPU par seconde pendant tout ce trimestre. (Il y a environ 7,8 millions de secondes dans trois mois.)
Cela conduit à une comparaison étonnante. Selon les projections du Bureau du recensement des États-Unis, la population mondiale s’élèvera à environ 8 milliards de personnes en 2024. Si les 200 milliards de CPU qui existent actuellement étaient tous répartis équitablement entre les personnes (et qu’aucune n’était consacrée à des applications commerciales, gouvernementales ou scientifiques), il y aurait exactement 25 CPU pour le cerveau de l’ordinateur pour chaque cerveau humain sur la planète.
Cela soulève une question essentielle : avec autant de processeurs en service, comment sont-ils tous utilisés ?
Les CPU sont de très petites puces, et pourtant, il y a très peu de choses qu’elles ne peuvent pas faire. Une brève enquête révèle les secteurs qui dépendent le plus des CPU :
Bon nombre des entreprises les plus rentables au monde, comme Apple, fabriquent des appareils pour le secteur de l’électronique grand public. La demande galopante de plateformes informatiques personnelles (comme les smartphones, les ordinateurs portables et les consoles de jeu) a entraîné une augmentation massive et continue de l’utilisation des CPU. En prime, les appareils électroménagers se dotant de plus en plus de la technologie Ido (Internet des objets), les CPU sont désormais intégrés dans les réfrigérateurs, les thermostats, les systèmes de sécurité et bien plus encore.
L’objectif de l’analyse des données est de transformer les données brutes en un récit compréhensible répondant aux objectifs de l’entreprise. La première étape de ce processus consiste à rassembler et à nettoyer les données. Les CPU jouent un rôle essentiel dans ces activités, car ils servent d’unités de traitement informatique principales. De plus, de par leurs fréquences d’horloge élevées, les CPU sont parfaitement à même de gérer la recherche et la récupération rapides d’informations requises pour l’analyse de données.
Le CPU est le véritable pilier des systèmes de défense modernes. L’arsenal de sécurité de tout pays aspirant à devenir une puissance mondiale doit reposer sur des ordinateurs modernes. De même, les prouesses de l’humanité dans l’exploration spatiale n’auraient jamais pu être réalisées sans CPU pour gérer la complexité informatique immense des calculs des distances et des itinéraires des vols spatiaux. L’espace pose un défi unique pour l’intégrité physique des ordinateurs, qui doivent être renforcés pour résister aux radiations des puissants rayons solaires.
Tout comme le domaine de l’analyse de données, les entreprises fintech dépendent des CPU pour traiter rapidement et efficacement d’énormes quantités d’informations financières. En exécutant des analyses avancées sur de telles données, puis en y appliquant une gamme de scénarios différents, les systèmes de gestion des risques qui tournent grâce à la puissance des CPU peuvent aider les institutions financières à réduire leurs pertes. Les CPU jouent également un autre rôle majeur dans cet effort : ils permettent d’identifier les anomalies et de détecter les fraudes.
Presque tous les secteurs d’activité bénéficient de la rapidité des CPU, mais aucun ne bénéficie d’un avantage aussi important que les soins de santé, où des vies sont littéralement en jeu et où le respect des délais est un enjeu critique. Au-delà de la capacité à transférer rapidement des informations vitales sur les patients entre les prestataires, les processeurs permettent d’automatiser la commande et le suivi des ordonnances et d’autres fournitures. Les ordinateurs peuvent également créer des modèles 3D pré-chirurgicaux d’organes et aider les pathologistes à étudier les maladies.
L’utilisation de semi-conducteurs a radicalement transformé la fabrication, en synchronisant l’entrée des matériaux et en améliorant le contrôle de la qualité. La fabrication est également révolutionnée par la fabrication assistée par ordinateur (FAO), qui consiste à confier la gestion des opérations de production industrielle à des systèmes informatiques pilotés par des processeurs. La FAO utilise les connexions directes ou indirectes qui existent entre le CPU et les opérations de production pour programmer, contrôler et gérer les activités de fabrication.
Le secteur des télécommunications propose ses propres produits de base (appareils de technologie de la communication), mais il apporte également une aide importante à d’autres secteurs. Ces cas d’utilisation comprennent la réalisation de transactions numériques (pour les services financiers) et l’assistance aux soins de santé en soutenant les chirurgies robotiques grâce à des capacités de précision et à des mises à jour de données. En outre, les processeurs sont essentiels au fonctionnement des véhicules autonomes, qui s’appuient sur les signaux de télécommunications pour la navigation.
Les processeurs modernes contiennent généralement les composants suivants :
Pour maîtriser parfaitement la terminologie des CPU, il convient de comprendre les concepts suivants :
Cache : zones de stockage dont l’emplacement permet aux utilisateurs d’accéder rapidement aux données récemment utilisées. La mémoire cache stocke les données dans des zones intégrées à la puce du processeur du CPU afin d’atteindre des vitesses de récupération des données encore plus rapides que la mémoire vive (RAM).
Vitesse d’horloge : taux d’activité par cycle d’horloge de l’ordinateur. L’horloge interne des ordinateurs régule la vitesse et la fréquence des opérations informatiques. Elle gère les circuits du CPU par la transmission d’impulsions électriques. La vitesse de transmission des impulsions est appelée « vitesse d’horloge ».
Cœur : le processeur dans le processeur. Les cœurs sont des unités de traitement qui lisent et exécutent diverses instructions de programme. Les processeurs sont classés en fonction du nombre de cœurs qu’ils intègrent : processeur monocœur, processeur bicœur et processeur quadricœur, par exemple. (Le terme « Intel Core » est utilisé dans le commerce pour désigner la gamme de produits Intel de CPU multicœurs.)
Threads (ou fils) : les séquences les plus courtes d’instructions programmables que le planificateur d’un système d’exploitation peut gérer et envoyer au CPU pour qu’il les traite. Grâce au multithreading, l’utilisation de plusieurs threads fonctionnant simultanément, divers processus informatiques peuvent être exécutés en même temps, ce qui permet le multitâche. (« Hyper-threading » est le terme propriétaire d’Intel pour désigner cette forme de multithreading.)
Les deux principales entreprises qui se battent pour le contrôle de ce marché ultra lucratif sont Intel et AMD (Advanced Micro Devices) :
La société commercialise des processeurs et des microprocesseurs par le biais de quatre gammes de produits : Intel Core (ligne haut de gamme), Intel Xeon (utilisation bureautique et commerciale), Intel Pentium (ordinateurs personnels et portables), et Intel Celeron (utilisation informatique personnelle d’entrée de gamme et à faible coût).
De toute évidence, chaque puce peut être mieux adaptée à une application spécifique. L’Intel Core i5-13400F est un bon processeur d’ordinateur de bureau doté de 10 cœurs. Mais lorsqu’il s’agit de gérer des applications gourmandes en puissance de traitement comme le montage vidéo, de nombreux utilisateurs optent pour le CPU Intel Core i7 14700KF à 20 cœurs et 28 threads.
Vend deux types de processeurs et microprocesseurs : les CPU et les APU (unités de calcul accéléré). Les APU sont des CPU équipés de cœurs graphiques Radeon propriétaires. AMD fabrique des processeurs Ryzen haute vitesse et hautes performances pour le marché des jeux vidéo. Le processeur AMD Ryzen 7 5800X3D, par exemple, dispose d’une technologie 3D V-Cache qui lui permet de repousser les limites des graphismes des jeux.
Les processeurs Athlon étaient auparavant considérés comme la ligne haut de gamme d’AMD, mais cette dernière les utilise désormais comme alternative informatique de base.
Arm ne fabrique pas d’équipement : il loue ses précieuses conceptions de processeurs et/ou d’autres technologies propriétaires à d’autres entreprises qui elles fabriquent les équipements.
La plupart des processeurs AMD Ryzen ou Intel Core peuvent gérer les workloads nécessaires à l’informatique générale, comme l’exécution d’un système d’exploitation tel que Windows et l’utilisation de programmes multimédias.
Dans les prochaines années, divers enjeux secondaires continueront d’influencer le développement des CPU et leurs cas d’utilisation :
L’utilisation accrue des GPU : les processeurs graphiques (GPU) sont des circuits électroniques développés à l’origine pour les smartphones et les consoles de jeux vidéo. En plus d’accélérer les cartes graphiques, ils sont donc employés dans des activités à forte intensité de traitement telles que le minage de cryptomonnaies et l’entraînement de réseaux neuronaux.
La volonté de miniaturisation : l’histoire du matériel informatique a été marquée par la recherche de processeurs plus petits. Les premiers ordinateurs exigeaient un vaste espace et des tubes à vide. Les processeurs sont ensuite devenus plus petits et plus efficaces grâce à l’introduction des transistors. Plus tard, les informaticiens ont créé un CPU appelé microprocesseur qui pouvait être contenu dans une petite puce de circuit intégré. La volonté de réduire la taille des processeurs se poursuivra sans relâche tant que les consommateurs et les entreprises souhaiteront disposer d’une plus grande puissance de traitement et d’une vitesse plus élevée.
La prolifération des périphériques : les périphériques permettent d’optimiser et d’accroître la fonctionnalité de l’informatique. Ils peuvent être reliés à l’extérieur d’un ordinateur et englobent les dispositifs tels que les claviers, les souris, les scanners et les imprimantes. Il faut s’attendre à ce qu’un plus grand nombre de périphériques soient créés pour répondre à la demande constante des clients.
Les enjeux de durabilité : à l’avenir, les questions de consommation d’énergie deviendront de plus en plus importantes. Les entreprises se tourneront de plus en plus vers des solutions efficaces sur le plan énergétique en raison de l’augmentation des coûts de l’énergie. Lorsque l’utilisation du processeur augmente à grande échelle, comme dans les centres de données hyperscale, avec des milliers d’ordinateurs reliés entre eux et fonctionnant 24 heures sur 24, l’énergie consommée est souvent mesurée en gigahertz (GHz), un chiffre comparable à la consommation totale d’énergie de villages ou de petites villes.
Dans ses prévisions de revenus pour les processeurs pour la période 2022-2028, le groupe d’analystes Yole Intelligence a calculé que le marché total des processeurs en 2022 représentait 154 milliards de dollars. Ce chiffre total comprend les segments de processeurs suivants et leurs valeurs respectives :
Dans ses projections pour 2028, vous pouvez voir que les experts de Yole s’attendent à la croissance de certains segments, notamment l’IA et les DPU. Yole anticipe une croissance annuelle totale de 8 %, qui se traduire par une valeur totale attendue de 242 milliards de dollars en 2028, sur la base des chiffres suivants :
En plus de la croissance substantielle du marché des ASIC et DPU d’IA, les prévisions de Yole Intelligence montrent une croissance presque identique pour les CPU et les GPU au cours de la même période, avec des prévisions de croissance de 32 milliards de dollars et 33 milliards de dollars respectivement. Ces projections témoignent également de l’importance capitale que continuent d’avoir les CPU, puisque cette catégorie domine actuellement toutes les autres et continuera de le faire à l’avenir, d’après Yole Intelligence.
Avec plus de 200 milliards de CPU en service, on peut raisonnablement conclure que ces processeurs ont vocation à rester, et qu’ils feront très probablement partie intégrante de la condition humaine à l’avenir. Mais il y a également fort à parier que les CPU continueront à évoluer et à être perfectionnés, pour optimiser leur utilité pour les systèmes à haute performance et les nouveaux programmes informatiques gourmands en graphismes qu’ils exécutent.
C’est pourquoi il faut investir judicieusement lors de l’achat de l’équipement connexe nécessaire à ses objectifs informatiques. Pour cela, il faut disposer d’un matériel capable de suivre le rythme des CPU modernes. Les serveurs IBM sont aussi puissants que flexibles, ce qui vous permet d’obtenir la puissance de traitement dont vous avez besoin aujourd’hui, tout en disposant d’une marge de manœuvre pour évoluer à l’avenir.