Micro Systèmes n°96 avril 1989
Micro Systèmes n°96 avril 1989
  • Prix facial : 30 F

  • Parution : n°96 de avril 1989

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (203 x 271) mm

  • Nombre de pages : 236

  • Taille du fichier PDF : 196 Mo

  • Dans ce numéro : Sicob... 3 itinéraires de visite.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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La tendance générale en microélectronique est à l'augmentation de la dimension des puces, qui dépasse dorénavant le centimètre carré, et à l'amélioration de la résolution du tracé des circuits. Il s'ensuit que chaque puce contient de plus en plus de composants élémentaires. « Il est probable que la majorité des circuits VLSI fabriqués en 1995 seront à base de MOS et C-MOS submicroniques (avec le mélange de circuits bipolaires submicroniques, afin d'assurer des fonctions rapides ou des fonctions de sortie) », prévoit le raport Arago 4", « La haute intégration en microélectronique » (OFTA *, mars 1987). Les mémoires grandissent et de nouvelles architectures apparaissent Cette évolution concerne notamment les mémoires dont la capacité connaît une croissance exponentielle : elle se compte aujourd'hui en mégabits, ce qui correspond au contenu de plusieurs dizaines de pages de machine à écrire. Siemens a ainsi réalisé un composant mémoire de 1 mégabit, intégrant 2,2 millions d'éléments sur 45 mm2 et capable de mémoriser le contenu de 64 pages de machine à écrire. Dès cette année, un composant mémoire de 4 mégabits sera mis en fabrication. Des prototypes de 16 Mbits ont déjà été présentés par des constructeurs japonais (Matsushita, Toshiba et Hitachi), au congrès ISSCC 1988 de San Francisco, et les futures mémoires 64 Mbits sont déjà à l'étude. Très peu de constructeurs sont restés présents sur le marché des processeurs classiques : les Américains Intel, Motorola, National Semiconductor, et le Japonais NEC. Les autres ont préféré se lancer sur d'autres créneaux plus innovants, mettant en cause la structure des processeurs. Ce sont l'architecture RISC (Reduced Instruction Set Computer) qui s'oppose au CISC (Complex Instruction Set Computer), ou le parallélisme qui se démarque des principes de Von. Neumann(cf. Micro-Systèmes n°66 et n°78). Ces nouvelles architectures, en permettant le traitement simultané de plusieurs opérations logiques, augmentent sensiblement les performances des processeurs, qui passent cou- 102 - MICRO-SYSTEMES CPU MMU CACHE RAM DISQUE a) Architecture d'antémémoire classique. Ce type d'architecture nécessite une traduction d'adresse virtuellephysique, effectuée par l'unité de gestion de mémoire (MMU = Memory Management Unit), pour chaque recherche d'instruction CPU ou opération de lecture/ecriture de données. Cette traduction d'adresse est lente. Elle est l'un des principaux facteurs de limitation des performances des stations de travail. CPU CACHE MMU RAM DISQUE b) Architecture d'antememoire de la série 4500 d'Apollo. Cette architecture charge l'antémémoire avec les instructions et les données résidant dans l'espace d'adressage virtuel. Par conséquent, la CPU (unité centrale) peut travailler à partir de l'antémémoire sans aucun temps de traduction d'adresse pour la plupart des opérations. La traduction d'adresse virtuelle physique n'est nécessaire que lorsque la CPU demande des instructions ou des données ne se trouvant pas dans l'antémémoire (une « lacune » de l'antémémoire). Cette technique sans vol de cycle fournit des niveaux de performances remarquables, et de plus sa mise en oeuvre est moins coûteuse grâce à la technologie MMU économique disponible. ramment de 5 à 15 Mips, voire plus. RISC et parallélisme vont d'ailleurs souvent de pair. En effet, pour réduire le nombre de cycles d'horloge nécessaires à une instruction — l'un des principes essentiels du concept RISC —, la technique du « pipeline » est généralement utilisée, par exemple par le 88000 de Motorola. Quant à l'architecture PRISM (« Parallel Reduced Instruction Set Multiprocessing »), adoptée par Apollo Computer pour son « Personal Supercomputer », elle associe expressément RISC et parallélisme, ce qui permet à ce composant d'atteindre les 100 Mips. La technique du pipeline permet à plusieurs commandes d'être exécutées simultanément par l'unité centrale, chacune à un stade d'exécution différent. Ainsi, pendant qu'une instruction et une donnée sont recherchées en mémoire, le processeur effectue le décodage de la dernière instruction et l'opération correspondante, tout en stockant dans un registre mémoire le résultat de l'avant-dernière instruction. Avec trois ou quatre niveaux de pipeline, il est possible de traiter des instructions en un cycle d'horloge, alors qu'il en faut cinq pour un processeur CISC. Avril 1989
DOSSIER- S'ils empruntent certains concepts RISC, les Transputers constituent cependant une catégorie à part. Ces processeurs, conçus et fabriqués par la firme Inmos, renferment sur une même puce l'unité centrale de traitement, une mémoire locale et des fonctionnalités de communication intégrées, adaptées à un fonctionnement en réseau. CISC, RISC on Transputer ? Un choix réfléchi Le Transputer peut être inséré, sous forme de carte, dans un micro-ordinateur pour augmenter ses performances dans certains types de traitement très gourmands en temps de calcul, notamment le traitement d'images. Ainsi, Microport Inc. propose une carte enfichable dans un PC AT, le System V/TT, comprenant quatre Transputer IMS T800. Atari et Commodore ont annoncé des versions de leurs machines intégrant une carte Transputer, mais celles-ci ne sont pas encore commercialisées. D'autres, comme l'Américain Levco, livrent des cartes comprenant jusqu'à 16 Transputers, qui transforment un Macintosh en machine parallèle. Sans parler des Hypercubes et T-Node, ces supercalculateurs à parallélisme massif, fondés sur des réseaux de Transputers. L'architecture RISC et le parallélisme à base de Transputer, jusqu'ici réservés aux stations de travail, voire aux gros systèmes, ouvrent de nouvelles perspectives d'applications aux micro-ordinateurs : le traitement multitâche, le parallélisme (jusqu'à onze opérations différentes traitées simultanément par le 88000), la tolérance de pannes... Ces processeurs sont à la base de « super-mini-ordinateurs » et stations de travail graphiques, adaptés aux calculs scientifiques complexes, au graphisme 3D, à l'Intelligence Artificielle et autres XAO. Leurs applications peuvent s'étendre à tous les domaines de l'informatique, voire en créer de nouveaux, comme la simulation de réseaux de neurones. La plupart des fabricants de composants électroniques, tels Intel et Inmos, annoncent aujourd'hui des processeurs RISC ou des Transputers dont la production en masse devrait permettre l'apparition d'une nouvelle géné- Avril 1989 LA MEMOIRE, UN ROLE STRATEGIQUE les processeurs ont beau être de plus en plus rapides et performants, un goulot d'étranglement se crée lorsque l'unité de traitement doit accéder à une trop grande mémoire. Pour pallier ce ralentissement dû aux entrées/sorties, il existe différentes techniques élaborées d'accès à la mémoire : registres, antémémoire, mémoire locale, adressage virtuel... les nouveaux processeurs de traitement sont souvent associés à des processeurs spécialisés dans la gestion de mémoire. Les Transputers d'Inmos associent, sur une seule puce, une mémoire locale à chaque unité de traitement (4 Ko de RAM pour le T 8001. Une interface mémoire permet d'accéder à la mémoire extérieure, plus spacieuse mois plus lente, via un bus 32 bits. l'antémémoire, ou mémoire cache, est de plus en plus utilisée. Elle consiste à placer un tampon à accès très rapide entre le processeur et la mémoire principale. Les données et instructions le plus récemment utilisées sont chargées dans ce tampon. Lors d'un accès mémoire, l'unité centrale cherche d'abord la donnée ou l'instruction dans l'antémémoire. Dans le cas où elles ne s'y trouvent pas, l'unité de gestion de mémoire va chercher ces nouvelles données dans la mémoire principale pour les amener dans l'antémémoire. l'adressage virtuel permet à l'unité centrale d'accéder, pour la plupart des opérations, à l'antémémoire sans avoir à passer de temps à calculer les adresses. Seules les opérations demandant des instructions ou des données ne se trouvant pas dans l'antémémoire nécessitent la traduction d'adresses virtuelles en adresses physiques. le mode virtuel, utilisé par le 80286 et ses successeurs, permet aussi l'exécution simultanée de plusieurs applications 8086, en donnareimpression que chacune d'entre elles dispose d'une machine indépendante dotée de sa propre mémoire. Les registres mémoire permettent des transferts d'instruction très rapides et autorisent le parallélisme d'exécution entre la mémoire et l'unité centrale. Toutes ces mémoires sont organisées hiérarchiquement, suivant leur rapidité d'accès, les plus rapides, mais les plus réduites en capacité, sont les registres grande vitesse. Le niveau suivant est constitué par les antémémoires, suivies par la mémoire centrale. Enfin, un nouveau type de mémoire commence a émerger pour répondre à une demande croissante : les mémoires adressables par le contenu, ou CAM (« Content Adressable Memory » I, utilisables notamment pour la reconnaissance d'image, la gestion de bases de données très importantes, les réseaux, l'Intelligence Artificielle. PBus code PBus data 88100 Cache instructions I : - ij 88200 88200 I MEMOIRE MOUS I Entrées/sorties I Interfaces VME, etc. I -Il Cache 1 : 1 données Configuration de base de la famille Motorola 88000. L'unité de traitement 88100 est reliée à deux unités de gestion de mémoire 88200, une pour les instructions, une pour les données. Pour accélérer les accès à la mémoire, le nombre de processeurs 88200 peut être porté à huit. MICRO-SYSTEMES - 103



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