Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article donne une perspective d’ensemble de l’évolution de l’architecture des ordinateurs. Cette présentation permet de préciser la place et le rôle de chacun des articles particuliers de la rubrique « Matériel » de ce traité. Un second but de cet article est de montrer l’articulation entre la technologie des semi-conducteurs, les concepts architecturaux et les besoins des grandes classes d’applications qui utilisent 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 le facteur clé de l’augmentation des performances jusqu'au début des années 2000. Mais le « mur de la chaleur », en interdisant 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 has two main objectives. The first one is to present an overview of the evolution of computer architecture. This presentation allows to specify the place and role of each of the individual items in the "Hardware" category of the treaty. The second one is to show the relationships between the semiconductor technology, the architectural concepts and the needs of large classes of applications that use these computers, either the visible ones (PCs or servers) or the embedded and the mobile systems. As the clock frequency increase that was allowed by the successive generations of CMOS technology was the key factor in performance gains until the early 2000s, the "heat wall" prohibiting frequencies above 4 GHz caused a shift towards parallel architectures (multi-cores, GPU, hardware accelerators) to continue the performance increase.
Auteur(s)
-
Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l'INSA de Lyon - Professeur émérite 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 permet de préciser la place et le rôle de chacun des articles particuliers de la rubrique « Matériel » de ce traité. Le second est de montrer l'articulation entre la technologie des semi-conducteurs, les concepts architecturaux et les besoins des grandes classes d'applications qui utilisent ces ordinateurs, qu'ils soient visibles (PC et serveurs) ou non (systèmes embarqués et systèmes mobiles). Alors que l'augmentation des fréquences d'horloge liée aux générations successives de technologies CMOS a été le facteur clé de l'augmentation des performances jusqu'au début des années 2000, le « mur de la chaleur » interdisant 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.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
CPU | multi-core | GPU | CMOS technology | heat wall | memory wall
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2001 par Daniel ETIEMBLE
- Version archivée 2 de févr. 2009 par Daniel ETIEMBLE
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Remarques pour conclure
En anglais
5. Grandes tendances
5.1 Vers les limites du CMOS
L'évolution des technologies CMOS est bien résumée par les deux affirmations suivantes de P. Gargini, fellow d'Intel et président de l'ITRS lors d'une présentation en 2014 :
-
« Predictors of Engineering Limits have Always been Proven Wrong by The Right Improvements », c'est-à-dire les prédictions sur les limites techniques ont toujours été démenties par des améliorations appropriées. Les transistors 3D sont un exemple typique de telles améliorations ;
-
« It Would be Wrong to Believe that the Right Fundamental Limits Don't Exist », c'est-à-dire il serait erroné de croîre que des limites physiques fondamentales n'existent pas. Les nœuds technologiques successifs se rapprochent des limites fondamentales (figure 38).
La feuille de route d'Intel prévoit le passage au nœud 10 nm en 2017 et d'autres nœuds suivront vraisemblablement, mais dans des conditions marquées entre autres par :
-
une inflexion de la loi de Moore (allongement de la durée entre le doublement du nombre de transistors) ;
-
les problèmes déjà abordés du silicium noir ;
-
des coûts de fabrication de plus en plus élevés. La loi empirique de Rock stipule que le coût d'une fonderie de circuits intégrés double tous les quatre ans.
Aucune technologie réellement alternative n'apparaît actuellement crédible pour succéder au CMOS. Dans le domaine des mémoires, des technologies non volatiles arrivent au stade de production industrielle comme alternatives aux SRAM et aux DRAM CMOS. Cependant, différentes technologies sont en compétition (FeRAM, RRAM, PRAM, MRAM) et aucune ne semble présenter un avantage décisif.
HAUT DE PAGE5.2 Évolutions graduelles
Dans le contexte du mur de la chaleur et du ralentissement de la loi de Moore, on observe un certain nombre d'évolutions graduelles...
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Grandes tendances
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HENNESSY (J.L.), PATERSON (D.) - Architecture des ordinateurs, une approche quantitative (3e édition). - Vuibert Informatique (2003).
-
(2) - GARGINI (P.) - The roadmap to success : 2013 ITRS Update. - http://www.ewh.ieee.org/r6/scv/eds/slides/2014-Mar-11-Paolo.pdf
-
(3) - JALIER (C.) - Communication et contrôle dans les architectures homogènes de circuits pour télécommunications. - Montpellier : Université de Montpellier 2 : thèse de doctorat, génie électrique, électronique, photonique et systèmes, sous la direction de TORRES Lionel (2010).
-
(4) - HILL (J.) - Memory wall. - Dell High Performance Wiki http://en.community.dell.com/techcenter/high-performance-computing/w/wiki/2284
-
(5) - * - TOP 500 http://www.top500.org/
-
(6) - ESMAEILZADEH...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Opérateurs séquentiels
ETIEMBLE (D.) - Réalisation des opérateurs logiques. - [E 182] (2013).
FREY (C.) - Mémoires à semi-conducteurs. - [E 2 490] (2006).
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