Article

1 - MOTEURS DE L'ÉVOLUTION

  • 1.1 - Évolution technologique
  • 1.2 - Besoins des applications
  • 1.3 - Contraintes économiques

2 - ORGANISATION ET STRUCTURE DE L'ORDINATEUR

  • 2.1 - Calcul, mémorisation et communication
  • 2.2 - Structures matérielles

3 - AVANT LE MUR DE LA CHALEUR

  • 3.1 - Performances monoprocesseur
  • 3.2 - Augmenter la fréquence d'horloge
  • 3.3 - Augmenter IPC
  • 3.4 - Diminuer NI

4 - APRÈS LE MUR DE LA CHALEUR

  • 4.1 - Tournant vers les multi-cœurs
  • 4.2 - Processeurs et accélérateurs matériels
  • 4.3 - Maîtriser la consommation
  • 4.4 - Conséquences de la limitation de la fréquence

5 - GRANDES TENDANCES

  • 5.1 - Vers les limites du CMOS
  • 5.2 - Évolutions graduelles
  • 5.3 - Architectures hétérogènes
  • 5.4 - Inflexions

6 - REMARQUES POUR CONCLURE

Article de référence | Réf : H1058 v3

Évolution de l'architecture des ordinateurs

Auteur(s) : Daniel ETIEMBLE

Date de publication : 10 févr. 2016

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RÉSUMÉ

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.

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ABSTRACT

Evolution of computer architecture

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.

Auteur(s)

  • Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l'INSA de Lyon - Professeur émérite à l'université Paris Sud

INTRODUCTION

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 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). Alors que 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, le « mur de la chaleur » 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.

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KEYWORDS

CPU   |   multi-core   |   GPU   |   CMOS technology   |   heat wall   |   memory wall

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-h1058


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - HENNESSY (J.L.), PATERSON (D.) -   Architecture des ordinateurs, une approche quantitative (3e édition).  -  Vuibert Informatique (2003).

  • (2) - GARGINI (P.) -   The roadmap to success : 2013 ITRS Update.  -  http://www.ewh.ieee.org/r6/scv/eds/slides/2014-Mar-11-Paolo.pdf

  • (3) - JALIER (C.) -   Communication et contrôle dans les architectures homogènes de circuits pour télécommunications.  -  Montpellier : Université de Montpellier 2 : thèse de doctorat, génie électrique, électronique, photonique et systèmes, sous la direction de TORRES Lionel (2010).

  • (4) - HILL (J.) -   Memory wall.  -  Dell High Performance Wiki http://en.community.dell.com/techcenter/high-performance-computing/w/wiki/2284

  • (5) -   *  -  TOP 500 http://www.top500.org/

  • (6) - ESMAEILZADEH...

ANNEXES

    Opérateurs séquentiels

    ETIEMBLE (D.) - Réalisation des opérateurs logiques. - [E 182] (2013).

    FREY (C.) - Mémoires à semi-conducteurs. - [E 2 490] (2006).

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