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
Émergence du standard PC9. Quels ordinateurs en 2010 ?
Nous avons tracé les grandes tendances de l’évolution de l’architecture des ordinateurs.
Les performances vont continuer à croître de manière exponentielle, mais pas par simple continuité. Les fréquences d’horloge atteintes en 2000 induisent de nouveaux problèmes (influence des interconnexions, déséquilibre croissant entre temps de calcul et temps d’accès aux mémoires dynamiques, etc.) qui permettent d’affirmer qu’il sera infiniment plus difficile de passer de 1 GHz à 10 GHz qu’il ne l’a été pour passer de 100 MHz à 1 GHz. La solution « cluster » va vraisemblablement s’imposer, tant à l’intérieur des puces électroniques pour constituer des hiérarchies de multiprocesseurs, qu’entre puces ou ordinateurs, pour réaliser des clusters ou des grilles d’ordinateurs pour constituer des systèmes distribués à des échelles géographiques variées.
Internet a d’ores et déjà profondément modifié l’utilisation des ordinateurs. La tendance qui s’esquisse, avec de plus en plus de composants spécialisés « très grand public » connectés sur Internet à côté des PC et des stations de travail actuelles, va s’accentuer. La question à laquelle on peut difficilement répondre aujourd’hui est le rythme de cette évolution. Les PC Windows Intel décrits dans l’article Architecture matérielle des PC Windows-Intel (référence ) sauront-ils s’adapter à l’évolution actuelle, ou le couple Microsoft-Intel se retrouvera-t-il dans la situation d’IBM lorsque le déclin des mainframes a coïncidé avec l’essor des stations de travail et des PC ? Quelle sera l’étendue du phénomène Java ? Une chose est sûre : la situation est très ouverte et le paysage sera certainement très modifié en 2010.
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Quels ordinateurs en 2010 ?
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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