Article

1 - DESCRIPTION

2 - PERFORMANCES ET INDICATEURS DE PERFORMANCE

3 - TECHNIQUES D'AMÉLIORATION DE LA PERFORMANCE

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : E3555 v2

Microprocesseurs - Architecture et performances

Auteur(s) : Dominique HOUZET

Relu et validé le 07 déc. 2017

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RÉSUMÉ

Le concept de microprocesseur, qui correspond à une implémentation de la fonction unité de traitement sur un seul circuit, ne s'éloigne pas, en termes d'architecture, des processeurs au sens général. Les différents aspects de l'architecture des microprocesseurs sont le support système, le jeu d'instruction, la hiérarchie mémoire, l'architecture interne, les interfaces, le parallélisme et l'évaluation des performances. Cette présentation de l'achitecture des microprocesseurs est illustrée par des exemples de ce qui se fait de mieux dans chaque domaine.

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ABSTRACT

Microprocessors - Architectures and performances

The concept of the microprocessor, which corresponds to the implementation of the processing unit on a single circuit resembles processors, in the broad sense, in terms of architecture. The various aspects of the architecture of microprocessors are the support system, instruction set, memory hierarchy, internal architecture, interfaces, parallelism and assessment of performances. This presentation of the architecture of microprocessors is illustrated by state-of-the-art devices in each field.

Auteur(s)

  • Dominique HOUZET : Docteur de l'Institut national polytechnique de Toulouse - Professeur des universités à Grenoble-INP/PHELMA - Responsable de l'équipe CNRS AGPIG/GIPSA-Lab

INTRODUCTION

L'objectif de cet article est de donner une synthèse des éléments les plus importants en matière d'architecture des microprocesseurs. Le concept de microprocesseur, qui correspond à une implémentation de la fonction unité de traitement sur un seul circuit, ne s'éloigne pas, en termes d'architecture, des processeurs au sens général. C'est pourquoi cette introduction à l'architecture des microprocesseurs ne fait pas seulement référence aux seuls microprocesseurs, mais place ceux-ci dans le contexte plus général de l'évolution de l'architecture des processeurs.

Les microprocesseurs sont au cœur de la révolution du numérique. Ils permettent le développement d'applications et de solutions accessibles au plus grand nombre de par leur universalité et leurs performances. Leur généralisation dans les systèmes numériques fait qu'ils sont un élément incontournable. Les caractéristiques architecturales et leurs liens avec le logiciel sont des éléments fondamentaux pour estimer les performances d'une solution complète à base de microprocesseurs, aussi bien pour le développement d'un nouveau système que pour son utilisation. La variété des domaines d'application a conduit à un foisonnement de modèles de microprocesseurs, en particulier dans les systèmes mobiles. Par contre ceux-ci se basent tous sur des concepts identiques au niveau architecture. Cet article a pour objectif de parcourir ces différents concepts et de montrer comment ils se déclinent au travers d'exemples d'implémentations. On se base ici principalement sur les microprocesseurs d'ordinateurs personnels et de serveurs, ceux de systèmes embarqués reprenant de manière plus ou moins simplifiée les mêmes concepts.

Les principaux aspects développés dans l'article concernent l'architecture interne des pipelines de traitement des instructions qui extraient du programme à exécuter le maximum d'instructions à exécuter en parallèle, la hiérarchie mémoire qui permet de limiter l'impact des temps d'accès à la mémoire centrale, le support système qui permet en particulier de virtualiser la taille limitée de la mémoire centrale et gérer plusieurs applications en même temps, les jeux d'instructions qui sont le lien entre le logiciel et le matériel, les interfaces vers les périphériques qui concourent à la performance globale d'un système, le parallélisme qui est une source de performances délicate à optimiser et pour terminer quelques éléments d'évaluation des performances des microprocesseurs haut de gamme.

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KEYWORDS

microprocessors   |   architecture

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e3555


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - IBM -   IBM System Journal.  -  Vol. 28, no 1 1989 Numéro consacré à Enterprise System Architecture.

  • (2) - BELL (C.-G.), SRECKER (W.-O.) -   Computer structures : What have we learned from the PDP – 11 ?  -  Proc. Thrid Annual Symposium on Computer Architecture (January).

  • (3) - ORGANICK (E.) -   The Multics System : An Examination of lts Structure.  -  The MIT Press Cambridge Massachusetts (1972).

  • (4) - ANSI/IEEE -   IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic (Std 754-2008).  -  ISBN 978-0-7381-5753-5 (2008).

  • (5) - GOLDBERG (O.) -   What every computer scientist should know about Floating-Point Arithmetic. ACM Computing Surveys.  -  Vol. 23, no 1, p. 5-48, mars 1991.

  • (6) - AHO (A.-V.), SETHI (R.), ULLMAN (J.-D.) -   Computers Principles, Techniques...

1 Sites Internet

SPEC : http://www.spec.org

ACM : http://www.acm.org

HAUT DE PAGE

2 Événements

ACM-ISCA : International Conference on Computer Architecture

IEEE-MICRO : International Conference on Microarchitecture

HAUT DE PAGE

3 Annuaire

Intel : http://www.intel.com

Motorola : http://www.motorola.com

AMD : http://www.AMD.com

Via : http://www.via.com.tw

ARM : http://www.arm.com

MIPS : http://www.mips.com

Analog Devices : http://www.analog.com

Nvidia : http://www.nvidia.com

IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers : http://www.iee.org/

ACM : Association for Computer Machinery : http://www.acm.org/

FSF :...

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