Les processeurs d'Intel

8086 : le 8086 est le premier processeur x86, cependant, Intel avait déjà proposé le 4004, le 8008, le 8080 et le 8085. Ce processeur 16 bits pouvait gérer 1 Mo de mémoire et la fréquence choisie par IBM (4.77 MHz) était assez faible car le processeur a atteint 10 MHz en fin de carrière. Notons que les premiers PC utilisaient un dérivé de ce processeur, le 8088, qui ne proposait qu’un bus de données en 8 bits. Pour la petite histoire, les systèmes de contrôle des navettes spatiales américaines nécessitent des 8086 et la NASA a dû en acheter sur eBay en 2002 car Intel ne pouvait plus en fournir.

80286 : sorti en 1982, le 80286 était 3.6 fois plus rapide que le 8086 à fréquence identique. La mémoire pouvait atteindre 16 Mo mais le 286 restait un processeur 16 bits. Il s’agit du premier x86 équipé d’une MMU (Memory Management Unit) et il était capable de gérer de la mémoire virtuelle. Comme le 8086, il n’était pas équipé d’un FPU mais pouvait utiliser une puce x87 (80287). Notons qu’Intel n’a proposé ces processeurs que jusqu’à 12.5 MHz alors que ses concurrents ont atteint 25 MHz.

386 : l’Intel 80836 est le premier x86 compatible avec le 32 bits. Plusieurs versions de ce processeur ont été proposées. Les deux plus connues sont le 386 SX (Single-word eXternal) équipé d’un bus de données de 16 bits, le 386 DX (Double-word eXternal) et son bus de données en 32 bits. Deux autres versions sont intéressantes : le SL qui est le premier x86 à proposer la gestion d’un cache externe et le 386EX, utilisé notamment dans la conquête spatiale, le télescope Hubble utilise ce processeur.

486 : le 486 est emblématique d’une certaine génération qui a découvert l’informatique. Le très célèbre 486 DX2/66 a été pendant longtemps la configuration minimale pour les joueurs. Ce processeur, sorti en 1989, a introduit plusieurs nouveautés intéressantes, une FPU intégrée, un cache de niveau et l’apparition des multiplicateurs. Pour la première nouveauté, un coprocesseur x87 a été intégré dans les 486 de la série DX. Pour la seconde, un cache de niveau 1 de 8 ko a été intégré dans le processeur. Notons qu’un cache de niveau 2 sur la carte mère pouvait être proposé à la fréquence du bus. Pour la troisième, la seconde génération de 486 a proposé un multiplicateur : le processeur allait plus vite que le FSB. Des modèles DX2 et DX4 ont été vendus. Enfin, petite anecdote, les 487SX, vendus comme FPU pour les 486SX, étaient en fait des 486DX complets qui désactivaient le premier processeur.

Pentium : Le Pentium, apparu en 1993, est intéressant à plus d’un titre. C’est le premier x86 à abandonner le traditionnel numéro de série pour un nom plus avenant, Intel ne pouvant pas breveter un nom composé de chiffres et il est surtout célèbre pour son bug. Sur les premières générations de Pentium, certaines divisions donnaient un résultat incorrect et Intel a remplacé les processeurs mais le mal était fait : une erreur très rare a lancé un des premiers buzz de l’informatique. Le Pentium a été vendu avec trois versions différentes : la première sans multiplicateur, la seconde a utilisé un multiplicateur et la dernière a introduit le premier jeu d’instruction SIMD pour les x86, le MMX. Les Pentium MMX ont aussi augmenté la taille du cache de niveau 1 et apporté quelques améliorations mineures. Notons qu’il s’agit du premier Intel x86 capable d’exécuter deux instructions en parallèle. Le cache L2 était sur la carte mère avec ces processeurs cadencé à la fréquence du FSB.

Pentium Pro : le Pentium Pro est apparu en 1995. C’est le premier CPU x86 qui pouvait gérer plus de 4 Go de RAM, avec le mode PAE. Point intéressant, ce processeur est aussi le premier P6, architecture dont sont dérivés les Core 2 et c’est aussi le premier x86 à intégrer un cache de niveau 2 sur le processeur et non pas sur la carte mère. En fait, entre 256 ko et 1 Mo de cache étaient placés à côté du CPU, sur le même socket, il n’était pas intégré au processeur mais il était cadencé à la fréquence du CPU. Ce processeur avait aussi un problème gênant : très performant avec des applications 32 bits, il était lent avec les logiciels encore en 16 bits comme Windows 95. La cause était simple : l’accès aux registres 16 bits posait des problèmes de gestion des registres 32 bits ce qui enlevait les avantages de l’architecture OoO du Pentium Pro.

Pentium II & III : sorti en 1997, le Pentium II est une adaptation du Pentium Pro pour le grand public. Il est assez similaire à ce dernier, mais la mémoire cache est différente : au lieu d’utiliser un cache à la fréquence du processeur, le cache de niveau 2 de 512 ko fonctionne à la moitié de la fréquence du processeur. De plus, le Pentium II abandonne le classique socket pour une cartouche qui contient le processeur et le cache de niveau 2 placé dans la cartouche et pas sur la carte mère ou dans le processeur. Par rapport au Pentium Pro, il apporte essentiellement le support du MMX et double le cache de niveau 1. Le premier Pentium III est très proche du Pentium II. Sorti en 1999, il apporte essentiellement le support du SSE mais reste identique pour le reste.

Celeron & Xeon : c’est à la fin des années 90 qu’Intel a lancé deux de ses marques les plus connues, Celeron et Xeon. La première vise l’entrée de gamme, la seconde les serveurs et parfois les stations de travail. Le premier Celeron, Covington, était un Pentium II sans mémoire cache de niveau 2 avec des performances désastreuses alors que le Pentium II Xeon disposait d’un cache très conséquent. Même actuellement, en 2008, les deux gammes existent toujours : les Celeron en entrée de gamme et les Xeon dans les serveurs. Notons qu’Intel a rapidement intégré de la mémoire cache au Celeron, dans les modèles Convington  à 128 ko. Le Celeron 300A est d’ailleurs célèbre pour ses capacités d’overclocking.

Pentium III : le Pentium III Coppermine fut le premier processeur x86 commercial à atteindre 1 GHz chez Intel. Une version 1.13 GHz est même sortie mais a été rapidement supprimée de la vente car elle était instable. Cette nouvelle version du Pentium III a amélioré le cache de niveau 2 : intégré au processeur, il était plus rapide que les 512 ko de cache externe du premier modèle. Il se murmure même que ce processeur accélérait Internet. Il a été décliné en version serveur Xeon, entrée de gamme, Celeron et Mobile avec la première version du SpeedStep.

Pentium 4 : en novembre 2000, Intel annonce son nouveau processeur, le Pentium 4. Plus rapide en fréquence, 1 400 MHz au moins, ce processeur a le gros défaut d’être nettement moins efficace que les modèles concurrents : un Athlon et même un Pentium III sont bien plus performant à fréquence identique. De plus, Intel a essayé d’imposer la Rambus, seule mémoire, à l’époque, capable de satisfaire le FSB élevé du CPU mais n’a pas réussi. Trop cher, trop lent, le Pentium 4 a réussi, avec de multiples modifications, à rester plus ou moins compétitif quelques années à coup de cache L3 et de technologie comme l’Hyper Threading.

Pentium M : 2003, le marché des PC portables est en plein boom et Intel ne dispose que de deux processeurs pour ce type d’appareil, le vieillissant Pentium III Tualatin et le très gourmand Pentium 4 peu adapté. Pourtant, un sauveur arrive d’Israël, le Banias  alias Pentium M. Ce processeur, basé sur l’architecture P6, la même que le Pentium Pro, est très performant et consomme peu. Il se paie le luxe de battre les Pentium 4 dans les grandes largeurs et de consommer beaucoup moins que ce dernier. C’est le processeur utilisé dans la plateforme Centrino et il sera rapidement suivi en 2004 du modèle Dothan plus rapide. Les Pentium M ont marqué le monde de la mobilité et les Stealey A100 utilisent toujours l’architecture des Dothan avec des fréquences et un TDP plus faible.

Pentium 4 64 bits : en 2005, Intel a amélioré deux fois son Pentium 4. La première fois avec le Prescott 2M, la seconde avec le Smithfield. Le premier est un processeur 64 bits basé sur le Prescott, le second est un processeur équipé de deux coeurs. Assez proche, ils avaient les mêmes problèmes que les autres Pentium 4 : un IPC, instructions par cycle, faible et une montée en fréquence rendue difficile par des fuites de courant trop élevée. Ces deux processeurs, destinés à limiter la casse en attendant les Core 2 Duo, ne sont pas les plus réputés d’Intel. De plus, même si le Pentium D, nom commercial du Smithfield, est bien équipé de deux coeurs, il ne s’agit en pratique que d’un assemblage de deux Prescott dans le même package.

Core Duo : en 2006, Intel a annoncé le Core Duo, premier processeur dual core pour les PC portables. Il est très performant, bien plus que les Pentium 4. C’est aussi un des premiers processeurs x86 vraiment dual core : le cache est par exemple partagé alors que les Pentium D sont plus un assemblage de deux processeurs dans le même package. Ce processeur fait partie de la plateforme Centrino Duo et il a eu un énorme succès. Il a par contre le défaut d’être encore en 32 bits contrairement aux Pentium 4.

Core 2 Duo : en 2006, Intel a sorti un processeur rapidement devenu un best seller, le Core 2 Duo. Dérivé des travaux sur les Pentium M, ce processeur utilise selon Intel une nouvelle architecture Core. Alors qu’auparavant deux lignes de processeurs existaient, Pentium 4 dans les desktops, Pentium M dans les mobiles, les deux gammes en serveur, Intel a unifié sa gamme. Le Core 2 Duo est présent de l’entrée au haut de gamme dans les machines de bureau, les portables et les serveurs. Ce processeur 64 bits existe en énormément de versions selon le nombre de coeurs, 1 à 4, la mémoire cache, 512 Ko à 12 Mo ou le FSB, entre 400 et 1 600 MHz.

Atom : en 2008, Intel fait un retour en arrière avec l'Atom. Ce processeur ne dépasse pas 1.6 GHz, a peu de cache et une architecture in order dont le dernier représentant chez Intel était le Pentium. Mais évidemment, il y a une logique derrière tout ça : l'Atom consomme très peu. Avec un TDP de 2.5 W, il est bien en dessous de ce que proposent les autres CPU de la marque et il est plus performant que l'ancienne gamme basse consommation d'Intel. Proposé dans plusieurs versions en fonction de la cible, l'Atom a évolué fin 2009 avec la plate forme PineTrail en intégrant une partie du chipset dans le CPU.

Nehalem : 2008, Intel lance son premier véritable processeur à quatre coeurs. En effet, les Core 2 Quad étaient en fait un assemblage de deux Core 2 Duo avec une liaison interne via la FSB. Avec Nehalem et les Bloomfield, Intel tape fort : quatre coeurs avec l'HyperThreading qui fait son retour, un cache L3 partagé, un contrôleur mémoire sur trois canaux directement dans le CPU... Petit problème, la plateforme reste onéreuse et Intel propose donc en 2009 une version un peu plus grand public, moins rapide mais intégrant directement le contrôleur PCI Express dans le CPU. Nehalem a permis à Intel de faire une véritable démonstration de force, les Core i7 étant bien plus rapides que les Phenom II d'AMD. Enfin, en 2010, Intel a annoncé une version dotée de 6 coeurs en 32 nm. Intel a proposé plusieurs variantes du core : Bloomfield, le Core i7 original en 45 nm, Lynnfield, Core i7 800, Gulftown, Core i7 6 cores, en 32 nm et Jasper Forest, basse consommation.

Sandy Bridge : en 2011, Intel a lancé les processeurs de la gamme Sandy Bridge. Cette nouvelle architecture a été utilisée dans différents types de produits chez Intel, des appareils mobiles aux serveurs. Les processeurs Sandy Bridge sont gravés en 32 nm et proposent entre 2 et 8 coeurs. Rayon nouveautés, notons le support de la technologie AVX, un jeu d'instructions SIMD, l'intégration de QuickSync, un encodeur vidéo et un nouveau GPU. Ce dernier porte le nom d'Intel HD 3000 quand il possède 12 unités de calcul, c'est notamment le cas dans les ordinateurs portables et Intel HD 2000 quand il se contente de 6 unités.

Ivy Bridge : avec une certaine régularité, Intel a sorti en 2012 l'architecture Ivy Bridge. Il s'agit d'une petite évolution de Sandy Bridge avec tout de même quelques nouveautés. La première, c'est évidemment le passage en 22 nm, une nouvelle finesse de gravure qui permet de diminuer la consommation. La nouvelle puce intègre aussi un nouveau GPU qui a quelques avantages sur le précédent. Sous le nom Intel HD 4000, ce GPU possède 16 unités de calcul contre 12 auparavant, gère trois écrans et est compatible DirectX 11, OpenCL et OpenGL 4.0. Une version moins rapide, l'Intel HD 2500 a été intégrée dans certains CPU. Pour le reste, il y a peu de gains, Ivy Bridge est plus rapide que Sandy Bridge de façon marginale et le nombre de coeurs n'évolue pas, il reste à quatre.

Xeon Phi : depuis quelques années, Intel travaille sur des projets qui intègrent des dizaines de coeur sous le nom de Larrabee ou de MIC, qui signifie Many Integrated Core architecture. Et en 2012, on a enfin eu un produit concret, le Xeon Phi. Le processeur utilisé porte le nom de Knights Corner et est composé de 64 coeurs couplés à des unités de calcul vectoriel. Le core utilisé est connu, il s'agit de l'antique P54C, le Pentium original. Bien évidemment, Intel a abandonné le 350 nm de l'époque pour du 22 nm avec quelques optimisations.

Haswell : 2013, Intel sort sa nouvelle architecture comme un métronome. Haswell est encore une fois une évolution plus qu'une révolution et mise sur la diminution de la consommation. On peut noter dans les nouveautés une amélioration des performances,  environ 10 % par rapport à Ivy Bridge, le support d'AVX2, un nouveau jeu d'instructions SIMD et l'intégration des VRM dans le processeur.

Quark : en 2013, Intel a lancé le SoC Quark X1000, un nouveau processeur destiné aux objets connectés et plus généralement au monde de l'embarqué. Il s'agit d'un die shrink d'un 486DX4 en 32 nm. Plus concrètement, Intel a simplement intégré un core sorti en 1995 et gravé à l'époque en 600 nm dans une puce en 32 nm avec un chipset plus moderne et quelques instructions ajoutées pour une compatibilité Pentium.

Silvermont : en 2014, Intel a sorti une nouvelle génération d'Atom,avec le core Silvermont. Et si le nom Atom reste dans certaines gammes, le core est très différent de celui des premiers Atom. L'Atom était un processeur in order avec HyperThreading, le core Silvermont est un core OoO, Out of order, plus efficace sans HyperThreading. La puce est vendue sous la forme d'un SoC, System on a Chip et différentes déclinaisons existent : Bay Trail, Rangeley et Avoton. Intel vend d'ailleurs la puce sous le nom Atom sur certains marchés mais sous le nom Celeron ou Pentium dans d'autres.

Broadwell : dans le monde du grand public, on attend Broadwell en 2014. Broadwell sera assez proche de Haswell mais avec une finesse de gravure de 14 nm. Grosse nouveauté, Intel pourrait réserver presque exclusivement Broadwell aux appareils mobiles. La puce remplacerait les Haswell actuels dans les ordinateurs portables mais ne serait pas proposée en masse dans le monde des ordinateurs de bureau. Les rumeurs actuelles affirment qu'Intel pourrait proposer Broadwell dans les machines de bureau de type NUC, des ordinateurs très compacts avec des variantes BGA, soudées à la carte mère et éventuellement une puce Broadwell en connecteur LGA dans la gamme K pour les overclockeurs. Dans les autres cas, Intel continuerait à vendre Haswell avec une petite augmentation de fréquence et un nouveau chipset.