Pipeline (architecture des processeurs)330px|droite|Plan d'un pipeline générique à trois étapes En microarchitecture, un pipeline (ou chaîne de traitement), est l'élément d'un processeur dans lequel l'exécution des instructions est découpée en plusieurs étapes. Le premier ordinateur à utiliser cette technique est l'IBM Stretch, conçu en 1961. Avec un pipeline, le processeur peut commencer à exécuter une nouvelle instruction sans attendre que la précédente soit terminée. Chacune des étapes d’un pipeline est appelé étage.
Pipeline (computing)In computing, a pipeline, also known as a data pipeline, is a set of data processing elements connected in series, where the output of one element is the input of the next one. The elements of a pipeline are often executed in parallel or in time-sliced fashion. Some amount of buffer storage is often inserted between elements. Computer-related pipelines include: Instruction pipelines, such as the classic RISC pipeline, which are used in central processing units (CPUs) and other microprocessors to allow overlapping execution of multiple instructions with the same circuitry.
Hazard (computer architecture)In the domain of central processing unit (CPU) design, hazards are problems with the instruction pipeline in CPU microarchitectures when the next instruction cannot execute in the following clock cycle, and can potentially lead to incorrect computation results. Three common types of hazards are data hazards, structural hazards, and control hazards (branching hazards). There are several methods used to deal with hazards, including pipeline stalls/pipeline bubbling, operand forwarding, and in the case of out-of-order execution, the scoreboarding method and the Tomasulo algorithm.
Prédiction de branchementLa prédiction de branchement est une fonctionnalité d'un processeur qui lui permet de prédire le résultat d'un branchement. Cette technique permet à un processeur de rendre l'utilisation de son pipeline plus efficace. Avec cette technique, le processeur va faire de l’exécution spéculative : il va parier sur le résultat d'un branchement, et va poursuivre l’exécution du programme avec le résultat du pari. Si le pari échoue, les instructions chargées par erreur dans le pipeline sont annulées.
Classic RISC pipelineIn the history of computer hardware, some early reduced instruction set computer central processing units (RISC CPUs) used a very similar architectural solution, now called a classic RISC pipeline. Those CPUs were: MIPS, SPARC, Motorola 88000, and later the notional CPU DLX invented for education. Each of these classic scalar RISC designs fetches and tries to execute one instruction per cycle. The main common concept of each design is a five-stage execution instruction pipeline.
BranchementEn informatique, un branchement est une opération consistant à se déplacer au sein d'un code exécuté par un processeur, en « sautant » à une adresse identifiée au lieu de poursuivre l'exécution du code séquentiellement. Un processeur est une unité de traitement séquentielle, ce qui signifie qu'il exécute un ensemble d'instructions en effectuant celles-ci les unes après les autres.
Processeur vectorielvignette|Processeur vectoriel d'un supercalculateur Cray-1. Un processeur vectoriel est un processeur possédant diverses fonctionnalités architecturales lui permettant d'améliorer l’exécution de programmes utilisant massivement des tableaux, des matrices, et qui permet de profiter du parallélisme inhérent à l'usage de ces derniers. Développé pour des applications scientifiques et exploité par les machines Cray et les supercalculateurs qui lui feront suite, ce type d'architecture a rapidement montré ses avantages pour des applications grand public (on peut citer la manipulation d'images).
Delay slotIn computer architecture, a delay slot is an instruction slot being executed without the effects of a preceding instruction. The most common form is a single arbitrary instruction located immediately after a branch instruction on a RISC or DSP architecture; this instruction will execute even if the preceding branch is taken. Thus, by design, the instructions appear to execute in an illogical or incorrect order. It is typical for assemblers to automatically reorder instructions by default, hiding the awkwardness from assembly developers and compilers.
Central processing unitA central processing unit (CPU)—also called a central processor or main processor—is the most important processor in a given computer. Its electronic circuitry executes instructions of a computer program, such as arithmetic, logic, controlling, and input/output (I/O) operations. This role contrasts with that of external components, such as main memory and I/O circuitry, and specialized coprocessors such as graphics processing units (GPUs). The form, design, and implementation of CPUs have changed over time, but their fundamental operation remains almost unchanged.
Microprocesseur multi-cœurvignette|Un processeur quad-core AMD Opteron. vignette|L’Intel Core 2 Duo E6300 est un processeur double cœur. Un microprocesseur multi-cœur (multi-core en anglais) est un microprocesseur possédant plusieurs cœurs physiques fonctionnant simultanément. Il se distingue d'architectures plus anciennes (360/91) où un processeur unique commandait plusieurs circuits de calcul simultanés. Un cœur (en anglais, core) est un ensemble de circuits capables d’exécuter des programmes de façon autonome.
Exécution spéculativeEn informatique, l'exécution spéculative correspond au lancement anticipé d'une instruction, c'est-à-dire sans être certain que celle-ci ait réellement besoin d'être exécutée. Généralement, on peut distinguer trois types d'instructions et de déclarations dans un programme : celles qui doivent être exécutées de manière obligatoire. celles qui n'ont pas besoin d'être exécutées car elles ne sont pas pertinentes. celles qui ne sont de manière certaine dans aucun des deux groupes précédents.
Processeur de signal numériqueUn DSP (de l'anglais « Digital Signal Processor », qu'on pourrait traduire par « processeur de signal numérique » ou « traitement numérique de signal ») est un microprocesseur optimisé pour exécuter des applications de traitement numérique du signal (filtrage, extraction de signaux) le plus rapidement possible. Les DSP sont utilisés dans la plupart des applications du traitement numérique du signal en temps réel. On les trouve dans les modems (modem RTC, modem ADSL), les téléphones mobiles, les appareils multimédia (lecteur MP3), les récepteurs GPS.
Manycore processorManycore processors are special kinds of multi-core processors designed for a high degree of parallel processing, containing numerous simpler, independent processor cores (from a few tens of cores to thousands or more). Manycore processors are used extensively in embedded computers and high-performance computing. Manycore processors are distinct from multi-core processors in being optimized from the outset for a higher degree of explicit parallelism, and for higher throughput (or lower power consumption) at the expense of latency and lower single-thread performance.
Microarchitectureright|400px|thumb|La microarchitecture Core d'Intel right|400px|thumb|La microarchitecture Nehalem d'Intel La microarchitecture d'un processeur est un plan de ce processeur au niveau logique. Elle décrit, par exemple : le nombre de pipelines et leur longueur respective ; le nombre de mémoires cache et associativité respectives ; l'existence de renommage de registres ; d'une unité d'exécution out-of-order ; d'une unité de prédiction de branchement. Elle est également parfois appelée architecture, bien que ce terme ait d'autres sens différents en informatique.
Predication (computer architecture)In computer architecture, predication is a feature that provides an alternative to conditional transfer of control, as implemented by conditional branch machine instructions. Predication works by having conditional (predicated) non-branch instructions associated with a predicate, a Boolean value used by the instruction to control whether the instruction is allowed to modify the architectural state or not. If the predicate specified in the instruction is true, the instruction modifies the architectural state; otherwise, the architectural state is unchanged.
Dangerthumb|right|Panneau de danger, selon la signalisation routière française Un danger est une cause possible de dommage (à une personne, un peuple, un bien, à l'environnement, etc.). La probabilité de survenue de ce dommage est le risque associé à ce danger. On parle évidemment de dangerosité d'une situation ou d'un individu présentant un caractère dangereux. Un danger, dans l'acception anthropique la plus commune, est une menace susceptible d'altérer significativement l'intégrité physique d'une personne, avec une gravité pouvant aller jusqu'à la mort.
Instruction set architectureIn computer science, an instruction set architecture (ISA), also called computer architecture, is an abstract model of a computer. A device that executes instructions described by that ISA, such as a central processing unit (CPU), is called an implementation. In general, an ISA defines the supported instructions, data types, registers, the hardware support for managing main memory, fundamental features (such as the memory consistency, addressing modes, virtual memory), and the input/output model of a family of implementations of the ISA.
Environmental hazardAn environmental hazard is a substance, state or event which has the potential to threaten the surrounding natural environment or adversely affect people's health, including pollution and natural disasters such as storms and earthquakes. It can include any single or combination of toxic chemical, biological, or physical agents in the environment, resulting from human activities or natural processes, that may impact the health of exposed subjects, including pollutants such as heavy metals, pesticides, biological contaminants, toxic waste, industrial and home chemicals.
Microprocesseur à jeu d'instruction étenduUn microprocesseur à jeu d'instruction étendu (, CISC) désigne un microprocesseur possédant un jeu d'instructions comprenant de très nombreuses instructions . L'architecture CISC est opposée à l'architecture RISC qui au contraire, limite ses instructions à l'essentiel afin de réduire la quantité de transistors. Le premier microprocesseur est l'Intel 4004, d'architecture 4 bits, sorti en 1971, suivi de l'Intel 8008, d'architecture , sorti en 1972.
Cycles per instructionIn computer architecture, cycles per instruction (aka clock cycles per instruction, clocks per instruction, or CPI) is one aspect of a processor's performance: the average number of clock cycles per instruction for a program or program fragment. It is the multiplicative inverse of instructions per cycle. The average of Cycles Per Instruction in a given process (CPI) is defined by the following weighted average: Where is the number of instructions for a given instruction type , is the clock-cycles for that instruction type and is the total instruction count.
