Livre_silo 30 août 2013 16:32 Page 11
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C o p y r i g h t E y r o l l e s
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1 – Machine, système d’exploitation et environnement de développement
Elle a en revanche au moins trois gros inconvénients :
• Une exécution séquentielle. Les programmes sont exécutés de façon séquentielle, instruction après instruction. Une machine de von Neumann ne peut donc faire qu’une
seule chose à la fois. On pourrait cependant imaginer qu’en augmentant le nombre de
circuits électroniques du processeur, on pourrait effectuer plusieurs opérations en même
temps. Par ailleurs, on veut que les ordinateurs soient capables d’effectuer un calcul complexe tout en décodant un fichier de musique et en le jouant, pendant que le navigateur
charge une page web. On verra comment les processeurs et les systèmes d’exploitation
s’affranchissent en pratique de cette limitation.
• Un goulet d’étranglement. Toutes les données et les instructions passent sur le bus mémoire. En pratique, les processeurs actuels sont tellement rapides que le bus a souvent
bien du mal à en suivre le débit. En conséquence, le processeur passe beaucoup de temps
à attendre. On exposera comment en pratique on résout ce problème.
• Une faible robustesse. Les données et les programmes étant mélangés, l’architecture de
von Neumann est très fragile. Ainsi, il suffit qu’un bogue dans le programme conduise
à écrire une donnée à l’emplacement d’un programme pour que la machine se mette à
avoir un comportement inattendu, voire incompréhensible : au moment où elle lira cette
donnée, elle l’interprétera comme une instruction, alors que cela n’a aucun sens.
Exercice 1.1 Avec un processeur 32 bits, combien d’adresses mémoire peuvent-elles être référencées
dans un registre ? Et dans un registre 64 bits ?
En déduire pourquoi les ordinateurs de bureau actuellement en vente ont tous des processeurs 64 bits.
En 1975, Moore (un des trois fondateurs d’Intel) a prédit que le nombre de transistors des microprocesseurs doublerait tous les 2 ans. Cette loi a été relativement bien vérifiée jusqu’ici (entre 1971 et 2000,
doublement tous les 1,96 années), même si on s’attend à se heurter à des limites physiques vers 2015.
En conséquence, on peut estimer que la quantité de mémoire d’un ordinateur double tous les deux ans.
Sous l’hypothèse (douteuse) que cette loi continue à être vérifiée, dans combien de temps les registres
64 bits seront-ils insuffisants ?
L’architecture de von Neumann décrit relativement bien les caractéristiques principales
des ordinateurs actuels. Elle est cependant une architecture idéalisée. La mettre en œuvre
en pratique est un peu plus délicat.
Mise en œuvre
En pratique, pour réaliser une machine suivant l’architecture de von Neumann, un gros
problème se pose : comment survivre à une coupure électrique ? En effet, les mémoires
vives qu’ on sait aujourd’hui construire pour un coût raisonnable ont besoin d’une alimentation électrique permanente pour garder leurs données. On qualifie cette mémoire de
volatile pour signifier qu’elle perd son contenu en cas de coupure de courant. Or, on veut
que les données et programmes contenus dans un ordinateur subsistent malgré l’extinction
de la machine.
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1 – Machine, système d’exploitation et environnement de développement
Elle a en revanche au moins trois gros inconvénients :
• Une exécution séquentielle. Les programmes sont exécutés de façon séquentielle, instruction après instruction. Une machine de von Neumann ne peut donc faire qu’une
seule chose à la fois. On pourrait cependant imaginer qu’en augmentant le nombre de
circuits électroniques du processeur, on pourrait effectuer plusieurs opérations en même
temps. Par ailleurs, on veut que les ordinateurs soient capables d’effectuer un calcul complexe tout en décodant un fichier de musique et en le jouant, pendant que le navigateur
charge une page web. On verra comment les processeurs et les systèmes d’exploitation
s’affranchissent en pratique de cette limitation.
• Un goulet d’étranglement. Toutes les données et les instructions passent sur le bus mémoire. En pratique, les processeurs actuels sont tellement rapides que le bus a souvent
bien du mal à en suivre le débit. En conséquence, le processeur passe beaucoup de temps
à attendre. On exposera comment en pratique on résout ce problème.
• Une faible robustesse. Les données et les programmes étant mélangés, l’architecture de
von Neumann est très fragile. Ainsi, il suffit qu’un bogue dans le programme conduise
à écrire une donnée à l’emplacement d’un programme pour que la machine se mette à
avoir un comportement inattendu, voire incompréhensible : au moment où elle lira cette
donnée, elle l’interprétera comme une instruction, alors que cela n’a aucun sens.
Exercice 1.1 Avec un processeur 32 bits, combien d’adresses mémoire peuvent-elles être référencées
dans un registre ? Et dans un registre 64 bits ?
En déduire pourquoi les ordinateurs de bureau actuellement en vente ont tous des processeurs 64 bits.
En 1975, Moore (un des trois fondateurs d’Intel) a prédit que le nombre de transistors des microprocesseurs doublerait tous les 2 ans. Cette loi a été relativement bien vérifiée jusqu’ici (entre 1971 et 2000,
doublement tous les 1,96 années), même si on s’attend à se heurter à des limites physiques vers 2015.
En conséquence, on peut estimer que la quantité de mémoire d’un ordinateur double tous les deux ans.
Sous l’hypothèse (douteuse) que cette loi continue à être vérifiée, dans combien de temps les registres
64 bits seront-ils insuffisants ?
L’architecture de von Neumann décrit relativement bien les caractéristiques principales
des ordinateurs actuels. Elle est cependant une architecture idéalisée. La mettre en œuvre
en pratique est un peu plus délicat.
Mise en œuvre
En pratique, pour réaliser une machine suivant l’architecture de von Neumann, un gros
problème se pose : comment survivre à une coupure électrique ? En effet, les mémoires
vives qu’ on sait aujourd’hui construire pour un coût raisonnable ont besoin d’une alimentation électrique permanente pour garder leurs données. On qualifie cette mémoire de
volatile pour signifier qu’elle perd son contenu en cas de coupure de courant. Or, on veut
que les données et programmes contenus dans un ordinateur subsistent malgré l’extinction
de la machine.