Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les microprocesseurs sont au cœur des systèmes numériques. Ils permettent le développement de logiciels toujours plus évolués, adressant des applications de plus en plus sophistiquées. Leur intégration dans les systèmes embarqués représente l’évolution la plus visible récemment au travers des objets numériques. Il s’agit de la révolution du numérique. Cet article présente l’évolution récente des microprocesseurs en la situant par rapport à l’histoire des quarante dernières années, les différentes déclinaisons des microprocesseurs ainsi que le lien avec le logiciel.
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Dominique HOUZET : Docteur de l'Institut National Polytechnique de Toulouse - Professeur à PHELMA/Grenoble-INP
INTRODUCTION
Le domaine des microprocesseurs évolue très vite et l'intensité de la compétition conduit souvent les acteurs à des déclarations dans lesquelles la rigueur n'occupe qu'une très faible part. Les informations données sont les plus récentes possibles et permettent d'éviter le côté « poudre aux yeux » que certains fabricants et une certaine presse spécialisée n'hésitent pas à utiliser.
Les microprocesseurs sont abordés sous l'angle de leur architecture et de leur utilisation et non pas sous l'angle de la technologie et des processus industriels qui en permettent l'existence. En particulier, les relations avec le logiciel : systèmes d'exploitation et compilateurs, y sont abordées.
Dans ce dossier, le terme architecture fait référence au répertoire d'instructions utilisable par les programmeurs (l'interface entre le matériel et le logiciel) et aux mécanismes matériels sous-jacents permettant leur mise en œuvre. On parle aussi d'implémentation d'une architecture : ce terme désigne une réalisation particulière d'une architecture. Une même architecture est susceptible d'avoir plusieurs implémentations répondant, par exemple, à des objectifs différents en matière de performance ; du point de vue du logiciel, ces différentes implémentations sont compatibles, elles permettent d'exécuter les mêmes programmes.
Devant la variété des microprocesseurs disponibles et plutôt que de traiter superficiellement l'ensemble du sujet, l'analyse porte, après l'exposé général de chacun des aspects, plus particulièrement sur les microprocesseurs de haut de gamme.
Dans ce dossier, dans la mesure du possible, les mots de la langue française et non pas ceux de la langue anglaise sont utilisés. Toutefois, lorsqu'il n'existe pas d'équivalence largement acceptée et suffisamment précise, le terme anglais – qui est souvent celui sous lequel la notion est apparue – est utilisé. À la première apparition dans le texte d'une notion, désignée par un terme anglais, une définition est donnée. De façon symétrique, lorsqu'une notion, désignée par un terme français, apparaît pour la première fois, le terme équivalent anglais est indiqué.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1983 par Wladimir MERCOUROFF, François-Marie BLONDEL
- Version archivée 2 de sept. 1993 par R.J. CHEVANCE
- Version archivée 3 de mai 2000 par Dominique HOUZET
DOI (Digital Object Identifier)
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Architecture de microprocesseur et logiciel2. Classification des microprocesseurs
2.1 Structure générale
Un microprocesseur intègre la fonction unité de traitement et éventuellement d'autres fonctions sur un seul chip. En introduction à ce paragraphe, nous allons présenter et commenter brièvement la structure interne d'un microprocesseur générique (figure 3).
Ce microprocesseur est composé d'un certain nombre de blocs fonctionnels :
-
l'unité arithmétique et logique pour le calcul sur les entiers (ALU Arithmetic and Logic Unit ) qui comprend aussi les registres de travail ;
-
l'unité vectorielle pour le traitement des tableaux d'entiers ;
-
l'unité de calcul sur les nombres flottants FPU (Floating Point Unit ) qui contient aussi les registres flottants ;
-
une unité relative au traitement de l'adressage et de la protection (MMU Memory Management Unit ). Cette unité contient le cache de traduction d'adresses TLB (Translation Lookaside Buffer ) ;
-
un cache de données et un cache d'instructions ;
-
une unité d'interface avec le monde extérieur qui pilote les broches du microprocesseur. Une telle unité peut contenir une mémoire tampon (buffer ) d'écriture (permettant de ne pas retarder le microprocesseur lors d'une opération d'écriture en mémoire), le support du protocole de bus et la logique de contrôle de cache (support de la cohérence en environnement multiprocesseur).
Ce schéma montre aussi les chemins de données entre ces blocs fonctionnels.
HAUT DE PAGE2.2 Équation de base de la performance
La performance d'un processeur pour l'exécution de la partie « traitement » (c'est-à-dire hors entrées-sorties mais intégrant les actions prises en compte par le système d'exploitation) s'exprime de la façon suivante :
Cette équation repose sur l'hypothèse que la tâche n'implique qu'un seul flot d'instructions. C'est généralement le cas mais il existe des approches dans lesquelles...
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Classification des microprocesseurs
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - STARNETS (T.), McCLURE (S.) - 1997 microprocessor market share and unit shipments. - Dataquest, juin 1998.
-
(2) - Linley Gwennap - History of the microprocessor, Part 2. - Microprocessor Report, Linley Group, juil. 2011.
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(3) - AHO (A.V.), SETHI (R.), ULMANN (J.D.) - Compilers principles, techniques and tools. - Prentice Hall, 2nd édition (2006).
-
(4) - FLYNN (M.-P.) - Very high-speed computing systems. - Proc. IEEE, déc. 1966.
-
(5) - HOPKINS (M.-E.) - A perspective on the 801 – Reduced instruction set computer. - IBM System Journal, vol. 26, p. 107-121 (1987).
-
(6) - HENNESSY (J.-L.), PATERSON (D.-A.) - Computer Architecture : A quantitative approach. - Morgan Kaufman Ed. (2012).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Compilateurs Microsoft http://www.microsoft.com
Compilateurs Borland http://www.borland.com
Compilateurs GNU http://gcc.gnu.org
HAUT DE PAGE
International Organization for Standardization ISO POSIX et X/OPEN – Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE http://www3.opengroup.org
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Intel http://www.intel.com
Motorola http://www.motorola.com
AMD...
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