Évolution technologique
Évolution de l'architecture des ordinateurs

Dans cet article, nous n'aborderons que les caractéristiques des technologies CMOS en relation avec l'architecture des ordinateurs. La caractéristique essentielle est connue sous le nom de « loi de Moore », qui dit que le nombre de transistors par unité de surface croît de manière exponentielle, avec un doublement tous les 18 mois. Cette loi est souvent présentée de manière erronée comme un doublement de performances des ordinateurs tous les 18 mois. L'évolution exponentielle de la capacité d'intégration que traduit la loi de Moore d'une part, et les progrès des technologies magnétiques utilisées pour les disques permettent d'expliquer l'évolution exponentielle des performances indiquée dans le tableau 3.

L'augmentation exponentielle du nombre de transistors disponibles a conduit à une évolution par paliers des méthodes de conception se traduisant par une augmentation de la « brique de base » de la conception architecturale à chaque époque, comme le montre la figure 9.

Comme le montre le tableau 3, toutes les exponentielles ne progressent pas au même rythme. La différence importante entre les 60 % par an de gain de performance des processeurs et la décroissance de 7 % de la latence des DRAM rend de plus en plus difficile l'accès aux données en mémoire principale. C'est ce qui rend obligatoire l'existence de deux niveaux de cache dans les PC, de trois niveaux de cache dans les serveurs. Ce différentiel de performance ne peut que continuer dans le futur, avec une complexification croissante des hiérarchies mémoire.

Les problèmes énergétiques et de puissance dissipée sont devenus un problème majeur des technologies silicium, comme l'illustre la figure 10 qui donne la densité d'énergie (puissance par unité de surface) en fonction de la technologie CMOS utilisée pour les différents processeurs d'Intel. On constate que les densités de puissance augmentent de manière exponentielle avec les générations successives de technologie et les valeurs atteintes deviennent incompatibles avec les méthodes traditionnelles de refroidissement par air utilisées dans les PC de bureau ou PC portables.

La puissance dissipée par un processeur se décompose...