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Auteur(s)
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Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l'INSA de Lyon - Professeur à l'université Paris Sud
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article a deux objectifs principaux. Le premier est de donner une perspective d'ensemble de l'évolution de l'architecture des ordinateurs. Cette présentation permet de préciser la place et le rôle de chacun des articles particuliers de la rubrique « Matériel » de ce traité. Le second objectif est de montrer l'articulation entre la technologie matérielle, les concepts architecturaux et les besoins des grandes classes d'applications qui utilisent ces ordinateurs, qu'ils soient visibles (PC et serveurs), enfouis ou embarqués dans de nombreux dispositifs de la vie courante.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2001 par Daniel ETIEMBLE
- Version courante de févr. 2016 par Daniel ETIEMBLE
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4. Utilisation du parallélisme d'instructions
La technique du pipeline s'applique à tous les processeurs. Les autres techniques s'appliquent aux processeurs des PC et serveurs et aux processeurs « haut de gamme » des systèmes enfouis et embarqués.
4.1 Technique du pipeline
La technique du pipeline, qui était déjà utilisée dans les gros ordinateurs des années 1960, a permis aux microprocesseurs d'atteindre des performances intéressantes dès le début des années 1980. Le principe du pipeline est illustré par la figure 4, avec un pipeline à quatre étages. L'exécution d'une instruction nécessite quatre cycles d'horloge, mais comme une nouvelle instruction commence à chaque cycle d'horloge, il y a un débit d'exécution d'une instruction par cycle. Le débit d'exécution idéal est d'un cycle par instruction (CPIopt ≥ 1).
La compétition entre les microprocesseurs RISC, dont les premières réalisations commerciales datent du milieu des années 1980, et les microprocesseurs × 86, réalisés principalement par Intel, a été le moteur de la course à la performance. Les jeux d'instructions RISC sont caractérisés par des instructions de longueur fixe et le fait que les instructions arithmétiques et logiques ne travaillent que sur des registres. Ils permettent plus facilement de réaliser un pipeline efficace avec une fréquence d'horloge élevée. Sparc, utilisé par Sun dans ses serveurs, ARM, MIPS, PowerPC dans le domaine de l'enfoui sont des exemples de jeux d'instructions RISC utilisés en 2008.
Les jeux d'instructions CISC ont, au contraire, des instructions de longueur variable et toutes les instructions peuvent utiliser des opérandes contenus en mémoire, ce qui rend plus difficile l'utilisation des pipelines. Le jeu d'instructions IA32 (× 86) est le seul jeu d'instructions CISC qui existe encore en 2008 pour les microprocesseurs d'usage général, mais il domine le marché des PC. Le problème de la complexité du jeu d'instructions est contourné, tant par Intel que par AMD, par une traduction dynamique des instructions CISC en instructions de type RISC. Ce sont ces dernières qui s'exécutent dans les différents pipelines.
HAUT DE PAGE4.2 Superpipelines et superscalaires
Augmenter les performances du pipeline simple peut se faire en...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Opérateurs logiques. Opérateurs séquentIels.
-
Architectures parallèles. Solutions.
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