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Les techniques de fonctionnement interne en bi-coeur des processeurs

Le Dual Core ( dual coeur, bi-coeur, bi-core) intègre 2 processeurs identiques dans le même boîtier. Une technologie similaire utilisée dans les serveurs réseaux (principalement serveurs d'applications) utilise 2 microprocesseurs distincts (ou plus) sur une même carte mère.

Utilisée par Intel et AMD depuis 2005, cette technique permet de faire fonctionner deux processeurs simultanément, multiplier par deux la vitesse de traitement. Au niveau du système d'exploitation, l'ensemble est vu comme un seul circuit: en hyper-threading chez Intel les applications doivent être spécifiques et écrites par petits morceaux décomposables, en bi-processeurs utilisés principalement par les serveurs (deux microprocesseurs complètement séparés) c'est le système d'exploitation qui gère chaque entité en séparant les programmes, ce qui n'est pas le cas du dual-core. Si l'hyper-threading est plus spécifique, les deux autres technologies se valent sauf que les technologies bi-coeurs les connexions vers le northbridge, mémoires, ... sont utilisés simultanément: réduisant les vitesses de transferts. En pratique, ces transferts déjà nettement plus lents que celle de traitement: d'où l'intérêt des mémoires en TwinBank mais surtout d'une intégration la plus performante possible de mémoires caches entre les deux processeurs.

L'architecture interne d'un dual-core est similaire à celle des bi-processeurs (ou plus) sur une carte mère, soit en SMP, soit en Numa. En 2005, la conception des processeurs AMD et Intel sont nettement différentes. Intel utilise pour ses Pentium IV, Xeon et Itanium un contrôleur mémoire intégré dans le chipset (intégré depuis dans les I5, I7 et nouveaux Xeon) , alors qu'AMD intègre le contrôleur directement dans le processeur. La conception interne va forcément être très différente.

Intel va simplement utiliser un bus interne commun comme liaison vers le chipset comme dans une architecture SMP avec une mémoire cache L2 partagée. Le chipset doit être spécifique.
Intel a modifié ensuite ce schéma en utilisant un bus par coeur dans la série Xeon Tigerton quadri-core mais aussi en intégrant la gestion de la RAM dans le microprocesseur.
Chez AMD, au contraire, c'est le processeur qui est relié aux barettes mémoires. L'architecture utilisée est donc NUMA. En multi-coeur, le bus mémoire et hyper-transport (le bus externe) vont être utilisés conjointement par un circuit spécifique. Autre différence, les mémoires cache L2 sont séparées et gérées séparément. Pour la carte mère et le chipset, il n'y a donc aucune différence. AMD a modifié cette architecture en intégrant un cache L3 partagé à partir des Phenom.

Dual-Core ou bi-processeur? En utilisant un bus externe commun, la bande passante est partagée entre les différents coeurs et donc réduite pour chacun, ce qui n'est pas le cas tout à fait le cas pour des processeurs distincts. La deuxième solution utilise pourtant des chipsets spécifiques (donc des cartes mères plus chères) et surtout sont gérés par le système d'exploitation qui se contente au pire de d'associer un programme par microprocesseur. Les tests de performances donnent seulement un léger avantage aux multiprocesseurs de quelques pourcents par rapport aux intégrés. L'autre grosse différence vient du prix des licences de Windows. Un dual-coeur (y compris avec l'hyper-treading) est repris comme un seul processeur: toutes les versions qui les acceptent dont les Home. En carte mère avec deux processeurs séparés n'est géré que par les version Pro et serveur. Quelques versions serveurs en acceptent 4, 8 ou plus.

Différents modèles actuels intègrent plus de coeurs: Xeon Quadri-core (2006) et même 8 cores à partir de 2010. L'évolution est identique pour les I7 et chez AMD (Opteron, A6, A8, ...)

Dernière mise à jour, le 26/01/2021