Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente l’évolution de l’architecture des ordinateurs, précisant ainsi la place et le rôle des articles de la rubrique «Matériel» de ce traité. Il décrit l’articulation entre la technologie des semi-conducteurs, les concepts architecturaux et les besoins des grandes classes d’applications utilisant 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 déterminante pour les performances jusqu'au début des années 2000, mais le «mur de la chaleur», qui interdit 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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This article gives an overview of the evolution of computer architecture, specifying the place and role of each individual "hardware" item. It goes on to show the relationships between semiconductor technology, architectural concepts and the needs of large classes of applications that use these computers, either visible (PCs or servers) or embedded (onboard and mobile systems). Increased clock frequency enabled by successive generations of CMOS technology was the key factor in performance gains until the early 2000s. Now the "heat wall", prohibiting frequencies above 4 GHz, has caused a shift towards parallel architectures (multi-cores, GPU, hardware accelerators) to continue enhancing performance
Auteur(s)
-
Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’INSA de Lyon - Professeur 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 générale 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’influence respective de la technologie matérielle utilisée pour la réalisation des différents composants d’une part et des progrès architecturaux, d’autre part, sur les performances des ordinateurs. Nous montrons notamment les conséquences de l’évolution exponentielle des performances des circuits intégrés CMOS et l’évolution prévisible de ces performances et des architectures dans le futur.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
CPU | multi-core | GPU | CMOS technology | heat wall | memory wall
VERSIONS
- Version archivée 2 de févr. 2009 par Daniel ETIEMBLE
- Version courante de févr. 2016 par Daniel ETIEMBLE
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Superordinateurs pour le calcul scientifique7. Ordinateurs et Internet
Si la période 1980-2000 a été celle de la montée en puissance du standard PC, elle a aussi vu la naissance d’Internet, qui joue depuis le milieu des années 1990 un rôle central dans le développement de l’informatique. Cette situation a conduit un certain nombre d’experts à parler d’ère post-PC. S’il faut être prudent avec les prévisions, on peut cependant noter qu’Internet a d’ores et déjà modifié la problématique d’utilisation des ordinateurs.
7.1 Rôle respectif de l’ordinateur et du réseau
Si l’ordinateur travaille avec un réseau très longue distance comme Internet pour lequel les communications se chiffrent en secondes, le temps d’exécution local ne devient qu’une partie du temps global. Dans ces conditions, des questions comme la portabilité des applications accessibles via Internet deviennent plus importantes que la performance brute de l’ordinateur connecté à Internet. Ce sont ces considérations qui ont conduit à la naissance du langage Java, avec sa machine virtuelle associée, le byte-code Java. La machine virtuelle a pour but d’assurer la portabilité sur n’importe quel processeur. Le byte-code est soit interprété, soit compilé « à la volée », ce qui est toujours moins efficace que l’exécution du code compilé directement pour le processeur utilisé.
Le PC était conçu à l’origine comme un ordinateur individuel utilisé en dehors de tout réseau, ce qui n’a pas empêché qu’il soit plus tard connecté sur les réseaux locaux (Ethernet), puis Internet. Le triomphe d’Internet modifie la problématique : Internet devient l’élément central, sur lequel se connectent les utilisateurs et les fournisseurs de service.
HAUT DE PAGE7.2 Composants grand public
Si le PC est en 2000 l’outil de prédilection pour se connecter sur Internet, l’évolution future est facilement prévisible. Le PC, y compris avec ses versions portables ou ses versions de poche, ne sera plus qu’un élément connectable parmi d’autres : les assistants personnels, les téléphones portables, les consoles de jeux, les livres électroniques, et les ordinateurs « enfouis » (TV, électroménager,...
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Ordinateurs et Internet
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HENNESSY (J.-L.), PATTERSON (D.) - Architecture des ordinateurs, une approche quantitative. - International Thomson Publishing, édition française par D. Etiemble 1996.
-
(2) - CHEVANCE (R.-J.) - Serveurs multiprocesseurs, clusters et architectures parallèles. - Eyrolles 2000.
-
(3) - ETIEMBLE (D.) - Structure interne des ordinateurs. - H 705, 06-1993.
-
(4) - ETIEMBLE (D.) - Architecture des ordinateurs. Mémoires et entrées-sorties. - H 707, 09-1995.
-
(5) - ETIEMBLE (D.) - Composants logiques et opérateurs matériels. Fondements. - H 685, 09-1994.
-
(6) - ETIEMBLE (D.) - Mémoires à semi-conducteurs. Composants et organisation. - H 1 218, 08-1998.
-
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