Microprocesseurs — Architectures et performances

L’objectif de cet article est de donner une synthèse des éléments les plus importants en matière d’architecture des microprocesseurs. Si les ressources limitées de la technologie des microprocesseurs avaient conduit les concepteurs des premiers microprocesseurs à en limiter le niveau de fonctionnalité, les progrès de cette même technologie font que la progression en matière d’architecture de système a été bien plus importante au niveau des microprocesseurs que de toute autre implémentation des architectures. Ainsi, les microprocesseurs de haut de gamme actuels mettent en œuvre des techniques d’amélioration des performances qui avaient été introduites dans les super-ordinateurs des années 1960 (caches, pipeline, unités fonctionnelles multiples, exécution spéculative...).

Il convient aussi de souligner que les architectures de mainframes et de mini-ordinateurs ont été implémentées sous forme de microprocesseurs dans le but de réduire les coûts de fabrication de ces systèmes. Toutefois, les implémentations des architectures « propriétaires » sous forme de microprocesseur ne se sont pas traduites par une ouverture de ces architectures (nouvelles applications, élargissement de la base de clientèle...).

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.

Il convient de rappeler que la quasi-totalité des techniques d’amélioration de la performance utilisées dans les microprocesseurs ont été initialement introduites dans les machines de haut de gamme ! Cette simple remarque pour nous rappeler « qu’il n’a pas que du nouveau sous le soleil », mais que les progrès de la technologie rendent maintenant des techniques, autrefois réservées à des systèmes très coûteux, applicables à des objets s’approchant de la grande diffusion.