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
Ordinateurs et Internet6. Problèmes liés à l’augmentation des fréquences d’horloge
6.1 Hiérarchie mémoire
6.1.1 Hiérarchies de caches complexes
Avec les technologies CMOS, il est possible de faire décroître le temps d’accès aux mémoires caches au même rythme que le temps de cycle des processeurs, que ce soient les mémoires statiques SRAM utilisées pour les caches externes (situés dans un autre circuit que le processeur) ou les caches internes (situés dans le même circuit intégré que le processeur). Cependant, l’écart ne cesse de croître entre les performances du processeur et les performances des mémoires dynamiques utilisées pour les mémoires principales (figure 11).
L’écart croissant oblige en permanence à améliorer la hiérarchie de caches. La figure 12 montre l’évolution des structures entre 1985 et 2000. La tendance est d’intégrer le cache secondaire à côté du cache primaire dans le circuit du processeur. La seconde tendance est la réalisation de bus spécifiques travaillant à des fréquences plus élevées que le bus système, soit entre le circuit du processeur et un cache secondaire externe, soit entre le circuit processeur et la mémoire externe.
HAUT DE PAGE6.1.2 Augmenter le débit mémoire
Le développement des applications graphiques et multimédias a considérablement augmenté le débit que doivent soutenir les mémoires dynamiques. Les nouvelles interfaces utilisées dans les RDRAM deviennent indispensables. Avec la présentation des différentes SRAM et DRAM, les mémoires RDRAM sont détaillées dans l’article [H 1 218] (référence ...
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Problèmes liés à l’augmentation des fréquences d’horloge
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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