Exécution dans le désordreL'exécution dans le désordre ( en anglais) consiste à réorganiser l'ordre dans lequel les instructions vont s'exécuter dans le processeur. Ces instructions ne sont alors pas forcément exécutées dans l'ordre dans lequel elles apparaissent dans le programme. Cela permet de mieux exploiter les ressources d'un processeur et ainsi de gagner du temps de calcul par rapport à l'exécution dans l'ordre () qui consiste à exécuter les instructions dans l'ordre prévu par le compilateur.
Instruction-level parallelismInstruction-level parallelism (ILP) is the parallel or simultaneous execution of a sequence of instructions in a computer program. More specifically ILP refers to the average number of instructions run per step of this parallel execution. ILP must not be confused with concurrency. In ILP there is a single specific thread of execution of a process. On the other hand, concurrency involves the assignment of multiple threads to a CPU's core in a strict alternation, or in true parallelism if there are enough CPU cores, ideally one core for each runnable thread.
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.
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.
Processeur superscalaireUn processeur est dit superscalaire s'il est capable d'exécuter plusieurs instructions simultanément parmi une suite d'instructions. Pour cela, il comporte plusieurs unités de calcul, et est capable de détecter l'absence de dépendances entre instructions. Un processeur superscalaire cherche à exploiter le parallélisme entre instructions pour accélérer l'exécution des programmes. Cette approche évite de modifier les programmes pour exploiter le parallélisme : le processeur détecte lui-même les instructions pouvant être exécutées en parallèle, contrairement à d'autres approches, comme le VLIW.
Parallélisme (informatique)vignette|upright=1|Un des éléments de Blue Gene L cabinet, un des supercalculateurs massivement parallèles les plus rapides des années 2000. En informatique, le parallélisme consiste à mettre en œuvre des architectures d'électronique numérique permettant de traiter des informations de manière simultanée, ainsi que les algorithmes spécialisés pour celles-ci. Ces techniques ont pour but de réaliser le plus grand nombre d'opérations en un temps le plus petit possible.
Execution unitIn computer engineering, an execution unit (E-unit or EU) is a part of the central processing unit (CPU) or graphics processing unit (GPU) that performs the operations and calculations forwarded from the instruction unit. It may have its own internal control sequence unit (not to be confused with the CPU's main control unit), some registers, and other internal units such as an arithmetic logic unit, address generation unit, floating-point unit, load–store unit, branch execution unit or some smaller and more specific components.
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.
Multithreadingthumb|Schéma d'un process multithread Un processeur est dit multithread s'il est capable d'exécuter efficacement plusieurs threads simultanément. Contrairement aux systèmes multiprocesseurs (tels les systèmes multi-cœur), les threads doivent partager les ressources d'un unique cœur : les unités de traitement, le cache processeur et le translation lookaside buffer ; certaines parties sont néanmoins dupliquées : chaque thread dispose de ses propres registres et de son propre pointeur d'instruction.
Very long instruction wordVLIW, initiales de very long instruction word en anglais, traduit littéralement par « mot d'instruction très long », dénote une famille d'ordinateurs dotés d'un processeur à mot d'instruction très long (couramment supérieur à 128 bits). VLIW est une technologie reportant une partie de la gestion du pipeline d'exécution d'un processeur dans les compilateurs. Cette technologie, semblable à l'EPIC proposée par l'Itanium d'Intel va donc fournir une instruction longue qui sera une agrégation d'instructions courtes indépendantes.
Barrel processorA barrel processor is a CPU that switches between threads of execution on every cycle. This CPU design technique is also known as "interleaved" or "fine-grained" temporal multithreading. Unlike simultaneous multithreading in modern superscalar architectures, it generally does not allow execution of multiple instructions in one cycle. Like preemptive multitasking, each thread of execution is assigned its own program counter and other hardware registers (each thread's architectural state).
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.
Explicit parallelismIn computer programming, explicit parallelism is the representation of concurrent computations by means of primitives in the form of special-purpose directives or function calls. Most parallel primitives are related to process synchronization, communication or task partitioning. As they seldom contribute to actually carry out the intended computation of the program, their computational cost is often considered as parallelization overhead. The advantage of explicit parallel programming is the absolute programmer control over the parallel execution.
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 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.
Simultaneous multithreadingLe simultaneous multithreading (SMT) est une technique informatique datant des années 1960. Il s'agit d'une forme de multithreading, une technique qui consiste, comme le symmetric multiprocessing (SMP), à augmenter le TLP (thread level parallelism), c’est-à-dire le parallélisme des threads. Le SMT est le partage d'un cœur de processeur superscalaire (les pipelines, les unités de calcul et les caches) entre plusieurs threads.
Algorithme de TomasuloL’algorithme de Tomasulo est un algorithme facilitant le parallélisme au sein des processeurs mis au point en 1967 par Robert Tomasulo. Cet algorithme, est l'une des implémentations possibles pour l'exécution dans le désordre : il trie les instructions de manière à traiter plus tard les instructions qui seraient normalement bloquées en raison de dépendances de données. Mise en place pour la première fois pour l'unité de calcul en virgule flottante de l'IBM 360 modèle 90. Robert Tomasulo a reçu le Prix Eckert-Mauchly en 1997 pour cet algorithme.
Accélération matérielleL'accélération matérielle consiste à confier une fonction spécifique effectuée par le processeur à un circuit intégré dédié qui effectuera cette fonction de façon plus efficace. Pendant longtemps, les calculs effectués par les ordinateurs grand public étaient entièrement pris en charge par le processeur central (CPU). Or, ce processeur s'avérait insuffisant dans un certain nombre de domaines. On eut l'idée de créer des circuits plus efficaces que le processeur pour ces tâches afin de le décharger.
Unité de contrôleDans un système logique, en particulier dans un processeur, l’unité de contrôle (de commande) commande et contrôle le fonctionnement du système, notamment du chemin de données. Une unité de contrôle est un circuit logique séquentiel qui réalise un automate fini, plus précisément une machine de Moore ou de Mealy, qui génère des signaux de contrôle pour piloter les éléments du chemin de données. Dans un séquenceur câblé, les signaux de contrôle sont produits par un circuit logique ad hoc qui réalise l'automate.
Matériel informatiqueUn matériel informatique (en anglais : hardware) est une pièce ou composant d'un appareil informatique. C'est la partie physique de l’informatique elle est appairée avec le logiciel (software ou firmware). Il y a des composants situés à l'intérieur de l'appareil qui sont indispensables à son fonctionnement et, d'autres secondaires disposées à l'extérieur (les périphériques). Les pièces intérieures sont, la plupart du temps, montées sur des circuits imprimés.
