Présentation
Auteur(s)
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Dominique HOUZET : Docteur de l'Institut national polytechnique de Toulouse - Habilité à diriger des recherches - Maître de conférences à l'ENSEEIHT-INPT - - Cet article est la réédition actualisée de l’article écrit précédemment par
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René J. CHEVANCE : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Docteur ès sciences - Professeur associé au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L'objectif de cet article est de permettre au lecteur d'apprécier l'intérêt des microprocesseurs en illustrant à l'aide d'exemples les aspects pratiques de leur utilisation.
Le premier point concerne leur mise en œuvre matérielle qui se traduit par la réalisation physique des composants, qui n'est pas abordée ici, et par leur mise en boîtier, présentée dans le premier paragraphe. La technologie des boîtiers de circuits intégrés est en évolution constante. Ce paragraphe se propose d'en présenter les différentes orientations.
La mise en œuvre pratique des microprocesseurs passe d'une part par l'utilisation d'outils de développement, et d'autre part par le choix du microprocesseur lui-même. Ce choix est guidé par de nombreux critères qui sont détaillés dans cet article. Les outils et méthodes de développement des microprocesseurs concernent à la fois la mise en œuvre matérielle de la carte électronique et celle du logiciel exécuté sur le microprocesseur choisi. Ces différents moyens de développement sont présentés dans le second paragraphe.
Les progrès sans cesse croissants de la technologie permettent aux concepteurs d'innover en termes d'architecture de microprocesseurs. L'évolution des caractéristiques des microprocesseurs est liée à de nombreux facteurs qui permettent d'anticiper et donc de mieux gérer les adaptations nécessaires des systèmes à base de microprocesseurs.
L'intérêt des microprocesseurs sera illustré grâce à plusieurs exemples d'applications architecturées autour d'un microprocesseur standard. Il s'agit en particulier d'une station de travail d'entrée de gamme, d'un contrôleur d'imprimante laser et d'un routeur de réseau ATM. Ces trois exemples sont significatifs des types d'applications nécessitant la mise en œuvre de microprocesseurs.
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1994 par R.J. CHEVANCE
- Version courante de nov. 2013 par Dominique HOUZET
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Exemples d'application
5.1 Station de travail d'entrée de gamme
Le domaine des stations de travail, en particulier pour les produits d'entrée de gamme, est caractérisé, pour un niveau de performance donné, par la recherche des coûts minimaux. Le phénomène de la courbe d'expérience (décroissance du prix de revient d'un objet fabriqué en fonction du nombre d'objets produits) s'applique parfaitement, mais les différents constructeurs recherchent les prix de revient les plus bas pour leurs produits. Cette recherche se traduit par des niveaux d'intégration fonctionnelle très élevés de façon à minimiser le nombre de composants nécessaires à la réalisation du produit.
Cela est illustré par l'exemple générique d'une station de travail construite à base du chip UltraSPARC-IIi [8] de SUN Microelectronics.
Ce microprocesseur 64 bits présente des caractéristiques que l'on rencontre souvent sur des microprocesseurs de haut de gamme telles que neuf unités d'exécution (quatre sur les entiers, trois sur les flottants et deux graphiques), des caches instructions (16 Ko) et données (16 Ko) intégrés ainsi que deux caches de traduction des adresses virtuelles en adresses réelles de 64 entrées (TLB) pour les données et les instructions. De plus, l'UltraSPARC-IIi intègre un contrôleur de mémoire DRAM (dynamic random access memory) et un contrôleur du bus standard d'entrées/sorties : le bus PCI (peripherical component interconnect).
Le microprocesseur est cadencé à 300 MHz et le bus PCI à 66 MHz.
L’UltraSPARC-IIi a une performance de 10 SPECint95 et de 12 SPECfp95, c'est un niveau de performance voisin de celui d'un UltraSPARC standard. La figure 6 illustre sa structure.
Deux chips permettent de réaliser les fonctions complémentaires, en dehors de l'affichage, nécessaires à la réalisation d'une station de travail :
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le chip RIC (SME2210) qui permet de contrôler le reset, les interruptions et les horloges ;
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le chip APB contrôleur PCI (SME2411) qui permet de contrôler deux bus PCI 32 bits sur lesquels s'interfacent les circuits d'entrées/sorties tels que le circuit Super I/O (disque dur, disquette, série, clavier...) et le contrôleur Ethernet.
RIC : reset and interrupt chip ; APB : advanced PCI bridge.
L'unité de visualisation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BAKOGLU (H.B.) - Circuits, Interconnections and Packaging for VLSI - . Addison, Wesley Publishing Company (1990).
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(2) - LAU (J.H.) - Ball Grid Array Technology - . Mc Graw Hill (1994).
-
(3) - TUMMALA (R.R.), RYMASZEWSKI (E.J.), KLOPFENSTEIN (A.G.) - Microelectronics Packaging Handbook - . Van Nostrand Reinhold New York (1997).
-
(4) - Texas Instruments - Package Outlines Reference Guide - . (Mars 1997).
-
(5) - CHANG (K.C.) - Digital Design and Modeling with VHDL and Synthesis - . IEEE Computer Society Press (1997).
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(6) - CHEVANCE (R.J.) - An Evaluation Methodology for Microprocessor and System Architectures - . ACM Computer Architecture News, 20, no 3 (1992).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Transmeta http://www.transmeta.com
Texas Instruments http://www.ti.com
Hewlett-Packard http://www.hp.com
VIA Technologies http://www.via.com.tw
Sun Microsystems http://www.sun.com
MIPS Technologies http://www.mips.com
Intel http://www.intel.com
Motorola http://www.motorola.com
ST Microelectronics http://www.st.com
SPARC http://www.sparc.com
HAUT DE PAGE
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) http://www.ieee.org
Association for Computing Machinery (ACM) http://www.acm.org
Peripheral Component Interconnect – Special Interest Group (PCI-SIG) http://www.pcisig.com
Institut national de recherche en informatique et automatique (INRIA) http://www.inria.fr
Groupe de recherche CNRS Architecture, réseaux et systèmes, parallélisme (GDR ARP)...
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