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Auteur(s)
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René J. CHEVANCE : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Docteur ès Sciences - Conseiller Technologie et Partenariats Bull - Professeur associé au CNAM
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Dans ces articles, les microprocesseurs sont abordés sous l’angle de leur architecture et de leur utilisation et non pas sous l’angle de la technologie et des processus industriels qui en permettent l’existence. En particulier, les relations avec le logiciel : systèmes d’exploitation et compilateurs y sont abordés.
Le terme architecture fait référence au répertoire d’instructions utilisable par les programmeurs : c’est l’interface entre le matériel et le logiciel. On parle, aussi d’implémentation d’une architecture : ce terme désigne une réalisation particulière d’une architecture, ici sous la forme d’un microprocesseur. Une même architecture est susceptible d’avoir plusieurs implémentations répondant par exemple à des objectifs différents en matière de performance, de consommation d’énergie... Du point de vue du logiciel d’application, ces différentes implémentations sont compatibles. Ainsi, des systèmes fondés sur des implémentations différentes peuvent exécuter les mêmes programmes.
Devant la variété des microprocesseurs disponibles et plutôt que de traiter superficiellement l’ensemble du sujet, après l’exposé général de chacun des aspects, sont développés les microprocesseurs de haut de gamme.
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2. Évolution des performances
La figure 2, dérivée de [16], illustre la croissance de la performance des microprocesseurs comparée à celle des mainframes, des minis et des supercalculateurs.
Cette comparaison a été établie en prenant pour référence un mini de la fin des années 1970. Plus que les valeurs absolues, c’est l’évolution qui est à considérer. La croissance de la performance des microprocesseurs est sans commune mesure avec celle des autres types de processeurs. Il convient de noter qu’il s’agit là de données « brutes » qui sont relatives à la puissance intrinsèque des processeurs et qui ne reflètent pas nécessairement la puissance de traitement des systèmes au niveau des applications.
On considère, mais cette règle empirique est un peu optimiste, que la puissance des microprocesseurs double tous les 18 mois.
La croissance de la performance des microprocesseurs est due à la fois aux possibilités de la technologie (cf. article Performances et développement de systèmes Microprocesseurs. Performances et méthodes de développement) et à la croissance du marché pour les systèmes à base de microprocesseurs. La taille et la croissance du marché des systèmes à base de microprocesseurs engendre des profits qui permettent aux fournisseurs de microprocesseurs d’investir dans la conception des générations futures. Cette tendance est irréversible. On doit noter que les mainframes sont, depuis quelques années, réalisés à base des mêmes technologies que les microprocesseurs (passage de la technologie ECL/refroidissement liquide à la technologie CMOS/refroidissement par air, implémentation sur une seule puce). Les superordinateurs à base de microprocesseurs ont fait, avec succès, leur apparition depuis quelques années.
Les microprocesseurs présentent en effet le plus fort taux de croissance en matière de puissance de traitement. Cette croissance résulte de la conjonction de plusieurs facteurs, en particulier :
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niveau d’intégration de la technologie qui permet d’implémenter, sur une seule puce, un plus grand nombre de fonctions telles qu’une unité de traitement des nombres en virgule flottante, un cache...
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