Principes fondamentaux d`architecture

Principes fondamentaux d’architecture
Architecture des microprocesseurs – GIF-3000
Professeur : Christian Gagn´e
Semaine 1 : 3 septembre 2013
GIF-3000 (U. Laval) Principes fondamentaux d’architecture C. Gagn´e 1 / 53

Partie I
´
El´ements d’architecture des ordinateurs
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Progression des performances des ordinateurs
Un ordinateur r´ecent de moins de 500 $ est plus performant, a plus de
m´emoire et a plus d’espace disque qu’un ordinateur de 1M $ de 1985 !
Am´eliorations technologiques
ILoi de Moore : le nombre de transistors dans un circuit int´egr´e double `a
chaque deux ans
IMicroprocesseurs : am´elioration des performances de 35 % par ann´ee
depuis fin des ann´ees 1970
Am´elioration des architectures (1985-2002)
ICroissance cumul´ees (technologie + architecture) de 52 % par ans !
Conditions propices `a l’´emergence de nouvelles architectures
IFin de la programmation d’applications en code assembleur
I´
Emergence de syst`emes d’exploitation standardis´es, ind´ependants des
fabricants (ex. UNIX/Linux)
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Augmentation des performances des ordinateurs
1
5
9
13
18
24
51
80
117
183
280
481
649
993
1,267
1,779
3,016
4,195
6,043 6,681 7,108
11,865
14,387
19,484
21,871
24,129
1
10
100
1000
10,000
100,000
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
Performance (vs. VAX-11/780)
25%/year
52%/year
22%/year
IBM POWERstation 100, 150 MHz
Digital Alphastation 4/266, 266 MHz
Digital Alphastation 5/300, 300 MHz
Digital Alphastation 5/500, 500 MHz
AlphaServer 4000 5/600, 600 MHz 21164
Digital AlphaServer 8400 6/575, 575 MHz 21264
Professional Workstation XP1000, 667 MHz 21264A
Intel VC820 motherboard, 1.0 GHz Pentium III processor
IBM Power4, 1.3 GHz
Intel Xeon EE 3.2 GHz
AMD Athlon, 2.6 GHz
Intel Core 2 Extreme 2 cores, 2.9 GHz
Intel Core Duo Extreme 2 cores, 3.0 GHz
Intel Core i7 Extreme 4 cores 3.2 GHz (boost to 3.5 GHz)
Intel Xeon 4 cores, 3.3 GHz (boost to 3.6 GHz)
Intel Xeon 6 cores, 3.3 GHz (boost to 3.6 GHz)
Intel D850EMVR motherboard (3.06 GHz, Pentium 4 processor with Hyper-Threading Technology)
1.5, VAX-11/785
AMD Athlon 64, 2.8 GHz
Digital 3000 AXP/500, 150 MHz
HP 9000/750, 66 MHz
IBM RS6000/540, 30 MHz
MIPS M2000, 25 MHz
MIPS M/120, 16.7 MHz
Sun-4/260, 16.7 MHz
VAX 8700, 22 MHz
AX-11/780, 5 MHz
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Renaissance des architectures d’ordinateurs
Impacts de cette renaissance (1985-2002)
IAugmentation remarquable de la capacit´e de calcul disponible `a
l’utilisateur (25 000×depuis 1978)
I´
Emergence de nouvelles classes d’ordinateurs
IDominance de syst`emes bas´es sur des microprocesseurs dans l’ensemble
des classes d’ordinateurs
IParadigmes de d´eveloppement logiciel plus productifs pour l’humain,
moins performants sur la machine
Cette renaissance est termin´ee
IGain de 22 % par an seulement depuis 2003
ICauses
FLimites `a la puissance pouvant ˆetre dissip´ee
FLimites `a la capacit´e d’effectuer plus de parall´elisme d’instructions
Passage `a de nouvelles formes de parall´elisme
IAvant : parall´elisme d’instructions (cach´e au programmeur)
IMaintenant : parall´elisme de donn´ees et multifilaire (explicite)
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