architecture des ordinateurs - encyclopédie.

architecture des ordinateurs - encyclopédie. ensemble des principes de circulation et de traitement des données dans un ordinateur. Le premier énoncé en a été formulé en 1945 par le mathématicien hongrois émigré aux États-Unis John von Neumann. La quasi-totalité des ordinateurs construits à ce jour suivent l'architecture de von Neumann : partage de la mémoire entre programmes et données, exécution séquentielle. Les éléments d'architecture. Les éléments d'architecture sont au nombre de cinq : le jeu d'instructions, la technique de réalisation, la microprogrammation, la stratégie de communication et l'accès à la mémoire. Le jeu d'instructions est l'ensemble des instructions du langage machine de l'ordinateur. Il existe deux catégories d'architectures : les architectures Cisc, avec des instructions nombreuses et perfectionnées, au prix d'une complexité coûteuse (conception et réalisation ; ainsi, le VAX de DEC compte 322 instructions), et les architectures Risc, inventées en réaction contre cette complexité, qui comportent moins d'instructions, plus simples, mais très rapides (par exemple, le processeur Sparc de Sun comporte 64 instructions ; le R3000 de MIPS, 74). Il existe trois techniques de réalisation : les logiques discrètes, comme l'ECL, rapide, encombrante, chère, consommatrice d'énergie ; le microprocesseur, inventé en 1971, qui place une unité centrale complète sur un seul composant, plus lent ; les PAL et les Asic, qui représentent des solutions intermédiaires. Aujourd'hui, seules les grosses machines utilisent les logiques discrètes. Dans une gamme d'ordinateurs comme celle des VAX, la même architecture est réalisée en logique discrète (associée à des PAL) pour les gros modèles et avec des microprocesseurs pour les autres, ce qui assure la compatibilité des différents modèles entre eux. La microprogrammation permet d'éviter le risque de câbler irréversiblement un processeur complexe ; on réalise alors une unité centrale simplifiée et on implante le reste de l'architecture sous forme de programmes stockés dans une mémoire spéciale : le microcode. Cela simplifie la conception et permet des modifications de l'architecture par le simple chargement en mémoire d'un nouveau microcode. L'inconvénient de la microprogrammation est sa lenteur, d'où le développement des architectures Risc, plus simples, réalisées sans microcode. Il existe plusieurs stratégies de communication : dans une architecture, le point crucial est l'échange d'informations entre unité centrale, mémoire et périphériques. Les machines les plus simples placent tous ces organes sur un bus unique, mais la recherche de rapidité conduit à implanter plusieurs bus spécialisés (parfois appelés canaux) et à permettre des échanges directs entre mémoire et périphériques (DMA), au prix de mécanismes complexes de synchronisation. L'accès à la mémoire est simplifié par une mémoire-cache (petite mémoire très rapide implantée dans l'unité centrale) conservant une copie des données les plus utilisées et pouvant éviter 90 % des accès à la mémoire et accélérer les traitements. Les architectures spéciales . Plusieurs unités centrales qui se partagent une seule mémoire forment un multiprocesseur. Si des parties d'un même programme s'exécutent sur plusieurs processeurs, on a un ordinateur parallèle. Un ordinateur capable d'exécuter simultanément la même opération sur une série de données analogues (un vecteur) est appelé ordinateur vectoriel. La plupart des processeurs n'ont pas de circuits pour le calcul en virgule flottante : on leur adjoint une UAL spécialisée, le coprocesseur virgule flottante, qui comportera de tels circuits. Le gain de vitesse peut se situer dans un rapport de 1 à 100 pour l'usage d'un sous-programme. Les architectures de parallélisme massif sortent du modèle de von Neumann. La Connection Machine de Thinking Machines Corporation comporte 65 536 processeurs ayant chacun leur mémoire. On parle à ce propos de traitement systolique. Les Transputers de Inmos sont des processeurs complets conçus pour les machines parallèles, fondés sur les travaux de Hoare concernant les processus séquentiels communicants. Avec ces architectures, le problème crucial est celui des connexions. On classe ces architectures en Simd et en Mimd. Voir aussi le dossier informatique. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats automate cellulaire informatique - Histoire de l'informatique - Ordinateurs et informatique - L'histoire des architectures informatique - Histoire de l'informatique - Ordinateurs et informatique - Le premier ordinateur informatique - La science informatique - L'architecture des ordinateurs ordinateur - Historique - La première génération d'ordinateurs