Introduction

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Architecture des ordinateurs
Introduction
Daniel Etiemble
[email protected]
IFIPS2
2007-08
Architecture des ordinateurs
D. Etiemble
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Les grandes classes de système
Prix, puissance
dissipée,
performance
pour
l’application
Débit,
disponibilité,
extensibilité
Prix-
performance
Performance
graphique
Critères
300 millions (en
ne comptant que
les 32 et 64 bits)
4 millions150 millionsMicroprocesseurs
vendus en 2000
0,20 à 200 €par
processeur
200 à 2000 €par
processeur
100 à 1000 €Prix du
microprocesseur
Enfoui/embarquéServeurOrdinateur de
bureau
Caractéristique

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Ventes des microprocesseurs
(fin du siècle dernier ☺)
• Processeurs enfouis/embarqués
– 4 bits : 2 milliards
– 8 bits : 4,7 milliards
– 16 bits : 700 millions
– 32 bits : 400 millions
• DSP (traitement du signal)
– 600 millions
• Généralistes classiques
– 150 millions
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Les applications
• Usage général
• Calcul Scientifique
•
•GRAPHIQUE GRAPHIQUE
• Traitement du signal
•
•JAVA JAVA
• BD
• WEB
• Enfoui et embarqué

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PERFORMANCE
• Nombre d’instructions
– Jeu d’instructions et compilateur
• CPI
– Microarchitecture
• T
c
– Technologie CMOS et Microarchitecture
Nombre de cycles/Instruction
Temps de cycle
NI
IPC * F
T
exécution
= NI * CPI * T
c
=
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DES EXPONENTIELLES
CPU
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Fréquence d'horloge (MOS)
Performance avant 1986
Performance après 1987
Evolution/an
MICROPROCESSEURS
2x/1,5an

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DES EXPONENTIELLES
MEMOIRES
0% 20% 40% 60%
Capacité
Latence
DISK DRAM
2x/1,5an
0,5/10 ans
Evolution/an
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’70 ’73 ’76 ’79 ’82 ’85 ’88 ’91 ’94 '97 2000
’70 ’73 ’76 ’79 ’82 ’85 ’88 ’91 ’94 '97 2000
Transistors
Transistors
Per Die
Per Die
10
10
8
8
10
10
7
7
10
10
6
6
10
10
5
5
10
10
4
4
10
10
3
3
10
10
2
2
10
10
1
1
10
10
0
0
1K
1K
4K
4K 16K
16K
64K
64K
256K
256K
1M
1M
16M
16M
4M
4M
64M
64M
4004
4004 8080
8080
8086
8086
80286
80286 i386
i386™ ™
i486
i486™ ™Pentium
Pentium
®
®
Memory
Memory
Microprocessor
Microprocessor
Source: Intel
Source: Intel
Pentium
Pentium
®
®
II
II
Moore’s Law
Pentium
Pentium
®
®
III
III
256M
256M
Pentium
Pentium
®
®
Pro
Pro

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LES DIFFERENTIELS
1
10
100
1000
10000
80 82 84 86 88 90 92 94 96 98
2000
CPU
Mémoire
Complexité croissante de la hiérarchie mémoire
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Densité de puissance
Watts/cm
2
1
10
100
1000
1.5µ
1.5µ1.5µ
1.5µ 1µ
1µ1µ
1µ 0.7µ
0.7µ0.7µ
0.7µ 0.5µ
0.5µ0.5µ
0.5µ 0.35µ
0.35µ0.35µ
0.35µ 0.25µ
0.25µ0.25µ
0.25µ 0.18µ
0.18µ0.18µ
0.18µ 0.13µ
0.13µ0.13µ
0.13µ 0.1µ
0.1µ0.1µ
0.1µ 0.07µ
0.07µ0.07µ
0.07µ
i386
i386
i486
i486
Pentium
Pentium® ®
Pentium
Pentium® ®Pro Pro
Pentium
Pentium® ®II II
Pentium
Pentium® ®III III
Hot plate
Hot plate
Nuclear Reactor
Nuclear
Nuclear Reactor Reactor
*
* “ “New Microarchitecture Challenges in the Coming Generations of CM New Microarchitecture Challenges in the Coming Generations of CMOS Process Technologies OS Process Technologies” ”– –
Fred Pollack, Intel Corp. Micro32 conference key note
Fred Pollack, Intel Corp. Micro32 conference key note - -1999. 1999.
Pentium
Pentium® ®4 4
Rocket
Nozzle