« Article précédent : Article suivant : »

Comprendre les processeurs de la Xbox 360 et de la PS3 (1/2)

Par 27 jan, 2009

Bonjour à tous, suite à l’article de Soso qui a lancé pas mal de commentaires polémiques, je vais vous parler des spécificités techniques des deux consoles HD du marché. Je vais tenter de vulgariser au maximum pour rendre cet article accessible à tous. Ceci dans le but de vous fournir des notions concrètes pour lutter contre les « la Xbox el a 3 prossesseurs de 3,2 ghz alor ke la PS3 el en a ke 1″ ou des « la Xbox 360 èl a pa de carte graphik alor ke la PS3 el a un sèll » qui fleurissent sur les forums spécialisés (j’imite bien, n’est ce pas ?).

Il est vrai que cela peut paraître très compliqué et le martèlement marketing n’aide pas à bien saisir. Alors après ça, vous serez armés pour faire face aux fans de la PS3, et ceux de la Xbox qui déblatèrent des stupidités sans nom alors qu’ils ne savent pas ce que veut dire PPE (voir plus bas).

Je vais parler seulement des processeurs, car ce sont les point centraux de ces machines. N’hésitez pas à commenter pour me dire si c’est trop compliqué. On va donc commencer par un petit cours sur les processeurs. PARTEZ PAS !!! Vous allez voir, il n’y a rien de bien méchant ! icon wink Comprendre les processeurs de la Xbox 360 et de la PS3 (1/2)

« 1 prossésseur sé koi ? »

Un processeur, ou plutôt microprocesseur (et oui ils sont petits), est une puce de silicium (du sable traité suivant une préparation qui coûte une fortune ) sur laquelle ont été gravés des millions de transistors. Son but est de d’interpréter des instructions et de traiter les données d’un programme. Les instructions et les données sont présentées sous la forme de suite de « bits » qui sont en fait des suites de 1 ou de 0 dont la longueur diffère suivant les microprocesseurs.

Il est composé de plusieurs parties (ne vous inquiétez pas, ce ne sont pas des insultes) :

L’horloge

Comme les braqueurs, les différentes parties du processeur synchronise leur montre pour faire du bon boulot. En fait, chaque partie n’a pas de montre, il se cale tous sur la seule et unique horloge présente dans le processeur, mais ça revient au même. Il existe des processeurs asynchrones, qui n’ont donc pas d’horloge (les pauvres) mais c’est pas le sujet du jour.

Les unités de calcul

UAL (Unité Arithmétique et Logique) et FPU (Floating Point Unit ou unités de calculs en virgule flottantes) sont en gros les parties du processeur qui font les calculs et les tests.

Les registres

Ce sont de toutes petites mémoires très rapides qui permettent à l’UAL de manipuler rapidement des données. Ça ne sert à rien d’avoir un processeur a 3Ghz si il doit passer son temps à attendre les données de la mémoire. En général, ils sont plein de jolis noms : accumulateur, instructions, adresses… suivant le type de données qu’ils stockent et leur façon de la stocker.

L’unité d’entrée-sortie

C’est pour échanger des informations avec l’extérieur du processeur, la mémoire vive, le disque dur, la carte graphique, …

La mémoire cache

Parce que les registres sont vraiment riquiqui et que la mémoire vive et le disque dur sont vraiment très lents par rapports aux processeurs. Il faut un juste milieu sur la puce du processeur pour pouvoir stocker un peu plus de données, accessibles moins rapidement que mes registres, mais beaucoup plus que la mémoire principale (ou mémoire RAM pour les intimes).
Il y en a de différents types suivant la façon d’organiser les données. Par exemple bien rangés tout propre, ou encore balancés en gros bordel dedans et je prend le premier qui vient. Il arrive souvent de voir plusieurs niveaux de cache : L1, L2, etc… (L signifiant Level= niveau). Plus on monte en niveau, plus la mémoire est grande mais plus lente que le niveau inférieur.

Le bus de données

Pour aller d’un élément de la machine (mémoire, disque dur, carte graphique, etc.) à un autre, les données font comme vous : il prennent le bus (et oui, pas de voiture pour eux, …). Le FSB (Front Side Bus) est le bus qui est externe au processeur, et bien évidemment, les processeurs ont aussi un bus interne pour faire communiquer leur différent éléments.

Le mythe de la vitesse démystifié

Pour la vitesse, quand le vendeur d’Auchan ou Leclerc (ou de n’importe quel autre magasin en fait) vous dit « alors ce PC-là possède un processeur à 2 ghz » en fait ce qu’il veut vous dire (sans malheureusement le savoir dans la majorité des cas) c’est que l’horloge du processeur est cadencée à 2 Ghz : ça signifie qu’il est EN THEORIE capable de faire 2 milliards d’opérations sur des ENTIERS par seconde (entier = nombre sans virgule, Ghz = GigaHertz = 1 milliard de Hertz = 1/(1 milliard de secondes)).

Le problème, c’est que l’on fait aussi des calculs sur des nombres à virgules, les flottants (float), ça fausse donc toute l’idée qu’on se fait de la puissance d’un processeur en parlant juste de Giga hertz. Pour se donner une idée de la puissance de calcul en flottants on utilise les FLOPS : Floating-point Operation Per Second (Opération à virgule flottante par seconde). De plus, la plupart du temps, le processeur réalise des instructions qui prennent plusieurs cycles d’horloge, et dans certains cas, des cycles sont même perdus, par exemple à attendre la mémoire. Donc tout ça pour dire, que le Ghz n’est pas , et de loin, la seule chose à prendre en compte pour jauger des performances d’un processeur.

Il faut amener l’équilibre dans la force

Finalement, c’est comme tout, le vrai problème est donc d’avoir un certain « équilibre » dans le processeur : une horloge hyper rapide (3-4 Ghz) avec une mémoire riquiqui, ou trop lente (ou les deux) ne sert absolument à rien. Pour donner une image, un moteur de Ferrari sur le cadre d’un Solex boiteux, ça ne sert pas à grand-chose.

grey Comprendre les processeurs de la Xbox 360 et de la PS3 (1/2)

Un Solex avec un moteur de Ferrari ?

Bon, et si on passait à ce qui nous intéresse ? Ici je parlerai plus du processeur de la PS3 car il plus récent, plus intéressant et surtout plus long à décrire (NDLR : dans une seconde partie).

La Xbox 360

Elle possède un seul processeur, qui possède trois cœurs comme les AMD Phenom X3 que l’on trouve actuellement pour les PC.

Il s’appelle Xenon, est fabriqué par IBM et possède :

  • 3 cœurs PPE (PowerPC Processing Element) à 3,2 Ghz : chacun étant capable d’exécuter deux instructions simultanément
  • 1 Mo de mémoire cache L1 à partager entre les 3 cœurs
  • 165 millions de transistors
  • 115,2 GFLOPS (en théorie)
grey Comprendre les processeurs de la Xbox 360 et de la PS3 (1/2)

Une image juste pour illustrer le PPE du Xenon, parce que de toute façon, on n'y voit rien...

On pourrait balancer plein d’autres chiffres mais on ne va pas abuser des bonnes chosess !

Le point central de ce processeur (ou plutôt les points centraux) est le triplet PPE, qui sont en fait de simples PowerPC légèrement modifiés.

Le PowerPC: un peu d’histoire

Inventés par Motorola, puis repris par IBM, on les trouvait dans les Macintosh (Apple) avant qu’ils ne passent à Intel (ça en avait fait pleurer beaucoup). Ils ont la particularité d’être « simple ». Entendez par là : moins complexe que les x86 (Intel), avec beaucoup moins d’instructions (une instruction complexe est fabriquée à partir de plusieurs simples), c’est ce qu’on appelle l’architecture RISC (Reduce Instruction Set Computer = Ordinateur à Jeu d’Instructions Réduit).

Le résultat final est un processeur difficile à programmer mais très « optimisable » (on peux faire du code parfaitement adapté à celui-ci et qui exploite toutes ses ressources disponibles). Ils sont en opposition avec les Intel qui sont très complexes mais bien plus faciles à programmer, notamment parce qu’il font une partie du boulot comme la réorganisation du code en interne, ce sont les CISC (Complex Instruction Set Computer = Ordinateur à Jeu d’Instructions Complexe).

Et dans la pratique, ça donne quoi ?

On peut s’extasier devant tant de choses intéréssantes (comment ça je suis le seul ? T__T), mais en relativisant on se rend compte que les caractéristiques sont pas mal. Cependant beaucoup de choses sont uniquement commerciales : 3,2 Ghz, c’est peut être un peu trop. Chaque cœur va très vite, mais il se partage la même mémoire cache, donc forcément dès qu’il faut piocher dedans, il faut attendre son tour. Surtout quand on connait leur problème de chauffe, il aurait peut-être mieux fallu baisser un peu l’horloge, et lui rajouter un peu de mémoire.

Je ne suis pas là pour critiquer le Xenon, qui fait quand même un sacré bon boulot, mais pour combien de temps ? Et pour continuer de parler d’équilibre dans la configuration : pourquoi être resté au DVD ??? Ce truc tout petit !!! Quand voit des jeux Xbox sur 5 DVD, ça fait peur pour le futur. De plus, le disque dur comme unique source n’est pas envisageable, car cela reviendrait à faciliter le boulot des pirates. Mais revenons plutôt à nos moutons !!

Du matériel connu des développeurs

La Xbox a l’avantage que les PowerPC standard sont bien connus, ils étaient dans la Gamecube et sont dans la Wii. Attention, c’est la même architecture, avec, à peu de chose près, le même jeu d’instructions, mais pas le même processeur. Et le Xenon peut facilement être considéré comme 3 processeurs PowerPC qui partagent une seule mémoire cache pour les codeurs. Ce qui fait quelque chose de plus facile (relativement parlant) à programmer et permet donc d’obtenir un excellent rendu dans les jeux. Les outils de développement sont accessibles et les petits studios peuvent se lancer plus facilement dans l’aventure Xbox, contrairement à la Playstation qui doit en rebuter beaucoup.

La présentation de la PS3 et la conclusion dans la seconde partie…

 

Vous devriez nous suivre sur Twitter ici et rejoindre notre groupe sur Facebook ici.

Mots-clefs :, , , , , Catégories : article, high-tech, La sélection des meilleurs articles, matériel
19 commentaires

Dis donc, tu as dû bien te prendre la tête pour rédiger cet article, bravo!

Olivier (le 27 janvier 2009)  - #1

Tout d’abord, félicitations pour ce premier article. Même pour les informaticiens, il arrive très souvent d’être noyé sous le jargon technique. C’est ainsi que cette vulgarisation apporte des lumières éblouissantes et très appréciables ! Encore bravo ! :)

Juste une question : tu parles de la surchauffe du processuer de la 360. A quoi cela est-il dû ? A la fréquence trop élevée ? Aux échanges avec la mémoire ? Une combinaison des deux ?

Une fréquence trop élevée impliquerait plus souvent de l’énergie (et donc plus souvent de la dissipation thermique). Mais en parallèle, le processeur serait plus souvent en attente des données à récupérer du cache, et s’activerait donc moins souvent, non ?

Jonathan Petitcolas (le 27 janvier 2009)  - #2

La suite jeudi pour bien vous laisser le temps d’assimiler cet article bien compliqué ;)

Soso (le 27 janvier 2009)  - #3

j’adore en decouvrir plus sur nos machine et l’informatique (Playstation 3 )

Vincent (le 27 janvier 2009)  - #4

@Jonathan Petitcolas
Bonjour,
comme tu dois le savoir, tout chauffe dans un ordinateur (ou dans une Xbox c’est pareil) que ce soit la carte graphique, ou même la mémoire. Le processeur étant beaucoup sollicité celui ci dégage de la chaleur tout le temps. Et plus il a une grande fréquence plus il chauffe. Il arrive souvent de baisser les fréquence de processeurs pour limiter la chaleur. On peut aussi équiper des système de ventilation. Cependant dans le cas de la 360 le refroidissement n’était pas adapté à de longue heures de jeux. A force d’accumulation la température grimpait jusqu’a la limite qui coupait d’urgence la console. Seulement atteindre de telle température, n’est jamais bon à long terme.
La ventilation à été refaite depuis, et ce genre de problème est devenu rare. De plus le Xenon est maintenant gravé plus finement sur les modèles récents. une gravure plus fine permet d’économiser de l’énergie et de limiter la chaleur dégagé. Cependant laisser la 360 respirer, et éviter de la mettre dans un endroit confiné ou à coté d’autres source de chaleur (appareil electriques par exemple) ainsi vous pourrez vous assurer de longues heures de jeu sans souçi.
Pour revenir à ta question, voici une hypothèse. Je ne peux t’assurer sa véracité mais elle me parait cohérente. Un processeur en attente de données, n’est pas inactif, justement il attend des données. Il éxécute une instruction qui lui dit de ne rien faire (très courante) . La subtilité est qu’il n’est pas inactif puisqu’il éxécute une instruction, et il n’est pas non plus productif, puisqu’il ne fait rien. Et comme il est actif il chauffe. Dans un processeur on fait tout pour utiliser au mieux les cycles d’horloges, même si c’est pour faire une instruction qui ne fait rien. Car mettre un processeur en mode d’économie d’énergie, ce qui n’est pas courant, il est assez rare de trouver des processeurs pouvant le faire, puis le rédémarrer, ce qui est lent, n’est pas du tout intéressant en termes de performances.
Voila, j’espère être suffisament clair

C-Wam (le 27 janvier 2009)  - #5

Félicitation pour l’article! J’attends avec impatience la suite! :-)

Jys (le 27 janvier 2009)  - #6

Félicitations C-Wam et bienvenue à toi dans l’équipe Geekeries :-)
Très bon premier article, vivement jeudi pour la seconde partie!

M-L (le 28 janvier 2009)  - #7

Juste une petite rectification technique, un processeur n’est pas gravé au laser. La création d’une puce reprend le principe des circuits imprimés comme certain l’on apprit en cours de technologie au collège.

Pour faire simple, un met une couche de métal sur le silicium, une couche de résine par dessus. On insole la résine sous une lampe avec un masque (comme un transparent avec le dessin d’un circuit électrique dessus) puis on passe la plaque dans un bain d’acide, qui va enlever la résine qui n’a pas vue la lumière et le métal qui est dessous. On nettoie la résine qui reste et on obtient une première couche de circuit électrique.
L’opération est répétée sur autant de couche que nécessaire.

Bien sur, l’explication est simpliste, mais le principe est là. La différence avec un vulgaire circuit imprimé est au niveau de la précision. Elle est en effet extrêmement élevée pour les processeurs !

Je crois qu’il y a un article assez bien fait sur wikipédia qui explique tout ça.

Mick (le 28 janvier 2009)  - #8

@Mick
Tu as parfaitement raison, j’ai fait par erreur l’amalgame entre un laser et un rayonnement ultraviolet. C’est la photolithographie si je ne me trompe pas. Il y a une explication simple et résumé ici

C-Wam (le 28 janvier 2009)  - #9

@C-Wam S’il faut corriger quelque chose dans le texte, fais-le moi savoir, WordPress bug bizarrement pour cet article !!!

Soso (le 28 janvier 2009)  - #10

Merci beaucoup de ces quelques précisions C-Wam. Et, maintenant que tu le dis, je repense à l’instruction NOP en assembleur (ne rien faire). Ce qui est, ma foi, tout à fait logique ! ^^

Jonathan Petitcolas (le 29 janvier 2009)  - #11

Mr C-Wam et tout simplement un pro sony , la xbox 360 a dega une mielleur carte graphique que elle de la ps3 en gros les performance des deux console sont qua siment =, plusieur test le prouve.

Alpha (le 29 janvier 2009)  - #12

@alpha @ ruben @bucheron
j’ai pourtant juré écrire ça :
« visuellement parlant les résultats sont similaires, et pour un joueur, acheter une PS3 maintenant c’est payer pour de la puissance inutilisée en jeu »
« Dans l’état actuel des choses, en terme de qualité graphique de jeu, les deux consoles se valent. »

la Xbox est beaucoup plus facile à programmer, et l’optimisation de code, ça donne des résultats incroyables. Et c’est tant mieux ça permet d’en profiter à un tarif plus abordable !! Si ce sont mes pronostics de retard dans le futur qui vous font peur, n’ayez crainte il y a de fortes chances que quand la différence sera effective (si jamais elle apparait) on sera surement passé à une « Xbox 360-2″ qui proposera des meilleurs résultats, tous les développeurs laisseront tomber les vieilles machines pour passer à la nouveauté.

Et de toute façon, l’important c’est pas : « qui c’est qu’à la plus grosse ? »(hum !!) mais plutôt « est ce qu’on prend son pied ? » (oulahh!! faut que j’arrête moi)

C-Wam (le 29 janvier 2009)  - #13

@ alpha
oui je le dit plusieurs fois qu’elles sont visuellement équivalentes (dans la seconde partie) , car c’est ça l’important, la qualité de l’image et sa fluidité.
Je ne suis ni pro-Sony, ni pro PS3, je suis pro-CELL (donc en faite pro-IBM ;) )

C-Wam (le 29 janvier 2009)  - #14

« passé à une “Xbox 360-2″ qui proposera des meilleurs résultats, tous les développeurs laisseront tomber les vieilles machines pour passer à la nouveauté. » sa sera dangereu pour microsoft car il se retaperon les coup de production et les jeux devron etre readapté et la xbox 360.2 n’utilisera pas DVD donc le temp que tout sa se reorganise avec les devlopeur ,la ps3 continura sont chemin (prevu 10 ns)

Vincent (le 30 janvier 2009)  - #15

Les développeurs travaille déjà sur la nouvelle génération pour être prêt.
Si microsoft sort une nouvelle, Sony sortira une nouvelle, sinon il paraitront en retard pour le grand public.
10 ans de vie… ça me parait beaucoup. On verra !!

C-Wam (le 30 janvier 2009)  - #16

mais dans les dix il doit compté les deux trois annés de remplacement pas un e nouvell comme la ps2

Vincent (le 30 janvier 2009)  - #17

Désolé, les commentaires sont fermés pour le moment.