Évolution de l'architecture des ordinateurs

Cet article donne 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. Un second but de cet article est de montrer l’articulation entre la technologie des semi-conducteurs, les concepts architecturaux et les besoins des grandes classes d’applications qui utilisent ces ordinateurs, qu’ils soient visibles (PC et serveurs) ou non (systèmes embarqués et systèmes mobiles). L’augmentation des fréquences d’horloge liée aux générations successives de technologies CMOS a été le facteur clé de l’augmentation des performances jusqu'au début des années 2000. Mais le « mur de la chaleur », en interdisant des fréquences supérieures à 4 GHz a provoqué un tournant vers les architectures parallèles (multi-cœurs, GPU, accélérateurs matériels) pour pouvoir continuer à augmenter les performances.

This article has two main objectives. The first one is to present an overview of the evolution of computer architecture. This presentation allows to specify the place and role of each of the individual items in the "Hardware" category of the treaty. The second one is to show the relationships between the semiconductor technology, the architectural concepts and the needs of large classes of applications that use these computers, either the visible ones (PCs or servers) or the embedded and the mobile systems. As the clock frequency increase that was allowed by the successive generations of CMOS technology was the key factor in performance gains until the early 2000s, the "heat wall" prohibiting frequencies above 4 GHz caused a shift towards parallel architectures (multi-cores, GPU, hardware accelerators) to continue the performance increase.