Comprendre les processeurs informatiques : CPUs vs. vCPUs et Threads vs. Cores

Les processeurs centraux (CPU) sont les esprits de nos systèmes informatiques. Ils raffinent tout ce que nous faisons au quotidien, de l’ouverture d’une application au visionnage d’un film. Mais qu’est-ce qu’un CPU exactement ? Comment fonctionne-t-il exactement ? Et quelle est la différence entre les CPU et les vCPU, qui sont nettement plus populaires ?

Comprendre le cerveau des ordinateurs

Les premiers ordinateurs électroniques ont été développés au tout début des années 1800, selon l’aperçu total du contexte publié par G2. Cependant, ces ordinateurs étaient gros ainsi que coûteux, et aussi ils ne pouvaient être utilisés que par des mathématiciens et des scientifiques qualifiés.

Charles Babbage est crédité d’avoir développé la première machine informatique, le Difference Engine, qui peut être réglé pour effectuer tout type d’estimation qui pourrait être fait à la main. Cependant, le travail du Difference Engine n’a jamais été terminé en raison d’un manque de financement, selon le Computer History Museum .

En 1937, Babbage a initialement discuté du moteur analytique, qui allait devenir le tout premier système informatique mécanique polyvalent au monde. « L’Analytical Engine comprenait tous les aspects d’un système informatique moderne : un dispositif de raisonnement arithmétique, un flux de contrôle sous la forme de branchements conditionnels et d’échappatoires, et une mémoire intégrée » (Notes d’électronique ).

Un composant clé du système informatique de nos jours est l’unité centrale de traitement ou le dispositif de traitement central. L’unité centrale de traitement est responsable de l’exécution des directives qui lui sont offertes par un logiciel tel qu’un système d’exploitation ou une application. En termes simples, vous pouvez considérer l’unité centrale comme l’esprit de votre système informatique. L’unité centrale est composée de deux éléments : le système de contrôle et le dispositif de raisonnement mathématique (ALU). Si ces acronymes vous laissent perplexe, consultez notre résumé de la façon dont les APU, les CPU et également les GPU varient.

Le système de contrôle est chargé d’aller chercher les instructions dans la mémoire, de les traduire, et après de les envoyer au dispositif de raisonnement arithmétique pour qu’il les exécute. L’ALU exécute des procédures arithmétiques et logiques sur des données sauvegardées dans des registres, qui sont des unités d’espace de stockage internes à l’intérieur du CPU.

Les CPU modernes comprennent en outre un cache, qui est une petite quantité de mémoire à haute vitesse qui stocke les directions régulièrement utilisées ainsi que les données. Les caches sont divisés en degrés ; le cache de niveau 1 (L1) est construit dans la matrice de l’unité centrale elle-même, le cache de niveau 2 (L2) repose sur une puce séparée proche de l’unité centrale, et aussi le cache de niveau 3 (L3) se trouve encore plus loin de l’unité centrale par elle-même puce ou peut-être par elle-même carte de circuit.

CPU vs. vCPU

Avec l’essor des solutions de cloud computing est venu l’introduction de l’unité centrale de traitement en ligne, ou vCPU pour faire court. TechTarget spécifie vCPU comme « une unité de traitement principale physique (CPU) qui est désignée à un équipement en ligne (VM). »

Les machines virtuelles sont essentiellement des systèmes d’exploitation autonomes qui s’exécutent à l’intérieur d’un autre système d’exploitation comme s’il s’agissait d’applications. Les machines virtuelles sont utilisées à des fins diverses, par exemple pour tester de nouveaux logiciels dans une atmosphère sans risque, pour exécuter de nombreux systèmes d’exploitation (par exemple, Windows et Linux) sur le même système informatique ou pour regrouper plusieurs serveurs physiques en un serveur unique afin d’économiser de l’espace et de réduire les prix.

Ainsi, un vCPU est une application logicielle d’un CPU ; il n’existe pas physiquement à l’intérieur de votre ordinateur comme le fait un CPU réel. L’hyperviseur, qui est le programme logiciel qui crée et gère les VM, désigne les vCPU au dispositif virtuel. Chaque vCPU est considéré par le système d’exploitation à l’intérieur de la VM comme un véritable cœur de CPU. Consultez notre explication des hyperviseurs pour en savoir plus.

Cependant, comme les vCPU sont basés sur des logiciels, ils ne sont pas aussi efficaces que les véritables CPU. Par conséquent, il est très important de préciser le nombre de cœurs de votre cpu lorsque vous achetez un système informatique (par exemple, « quad-core » suggère quatre cœurs). La même politique s’applique lors du choix d’un serveur privé en ligne (VPS) ou d’une stratégie d’hébergement sur serveur dédié.

La principale distinction entre les CPU et les vCPU est que les CPU sont basés sur le matériel tandis que les vCPU sont basés sur le logiciel. Cela implique que les CPU existent physiquement à l’intérieur de votre ordinateur alors que les vCPU ne le font pas ; ils sont plutôt développés par des hyperviseurs lorsque cela est nécessaire. En raison de cette différence dans l’exécution, les CPU sont beaucoup plus efficaces que les vCPU ; ils n’ont pas réellement les dépenses associées à l’exécution dans une application logicielle.

Depuis le tout début des années 2000, les vCPU se sont progressivement imposés car ils sont moins chers et plus simples à désigner que les CPU physiques ; néanmoins, si vous recherchez la performance, il est idéal d’utiliser un ordinateur avec plusieurs cœurs de CPU car chaque cœur peut traiter les instructions séparément.

Cœurs vs Threads

Un CPU pourrait avoir un ou plusieurs cœurs, c’est-à-dire le dispositif de manipulation qui exécute les tâches à un moment défini. Le cœur préservera l’ordre d’exécution des tâches, les registres et le cache (le cas échéant) et accomplira des opérations en utilisant l’UAL. L’unité centrale gère les cœurs, mais le cœur exécute chaque procédure ou chaîne de programmes logiciels que le système d’exploitation programme. Un thread est une séquence indépendante d’instructions qui peut être raffinée par un CPU.

Plusieurs chaînes peuvent exister au sein d’une même procédure et également partager exactement le même espace mémoire. Cela leur permet de communiquer entre elles encore plus rapidement que si elles étaient exécutées dans des processus distincts. Les threads sont généralement utilisés pour améliorer l’efficacité des applications multifilières en permettant à différentes parties du programme de s’exécuter en même temps sur différents cœurs ou processeurs.

Le terme « thread » est en fait utilisé dans la terminologie du calcul depuis des années ; néanmoins, ce n’est qu’au tout début des années 2000 que le support matériel des chaînes a été introduit dans les processeurs. Cela a permis de mettre en œuvre plusieurs chaînes en même temps sur différents cœurs. Auparavant, un seul thread pouvait être exécuté à la fois sur un seul cœur, quel que soit le nombre de cœurs existant dans le processeur. Les processeurs multicœurs sont actuellement monnaie courante, et la majorité des systèmes d’exploitation fournissent un certain niveau de support pour l’exécution de programmes sous forme de nombreuses chaînes.

Conclure les questions relatives aux cœurs

Pour résumer, les CPU sont les esprits basés sur le matériel de nos systèmes informatiques, tandis que leur équivalent en ligne, les vCPU, sont basés sur le logiciel ainsi que développés par les hyperviseurs pour fonctionner dans les dispositifs en ligne. Les cœurs sont les unités de traitement basées sur le matériel dans un CPU, tandis que les chaînes sont les directions basées sur le logiciel qui peuvent être traitées par un CPU.

Les threads peuvent être exécutés en même temps sur différents cœurs, ce qui permet à différents composants du programme de s’exécuter exactement en même temps. Cela peut améliorer l’efficacité du matériel en considérant que de nombreuses tâches peuvent être traitées en même temps plutôt que séquentiellement.

Maintenant que vous comprenez la différence entre les CPU, les vCPU, les cœurs, ainsi que les chaînes, vous pouvez prendre une décision éclairée lors du choix d’un ordinateur ou d’un serveur web. Si vous essayez de trouver des performances, il est idéal de choisir un ordinateur avec de nombreux cœurs de CPU considérant que chaque cœur peut affiner les directives individuellement. Cependant, si vous essayez de trouver une option rentable, les vCPUs pourraient être la voie à suivre.