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Architecture matérielle

Auteur: Leandro Alegsa

09-05-2021

En ingénierie informatique, l'architecture informatique est la conception et la structure opérationnelle fondamentale d'un système informatique. C'est le dessin technique et la description fonctionnelle de toutes les exigences de conception (en particulier les vitesses et les interconnexions), c'est la façon de concevoir et de mettre en œuvre les différentes parties d'un ordinateur - en se concentrant principalement sur la façon dont l'unité centrale (CPU) fonctionne en interne et sur la façon dont elle accède aux adresses en mémoire.

Elle peut être définie comme la science et l'art de sélectionner et d'interconnecter les composants matériels pour créer des ordinateurs qui répondent à des objectifs de fonctionnalité, de performance et de coût.

L'architecture informatique comprend au moins trois sous-catégories principales :

Une fois que l'ISA et la microarchitecture ont été spécifiées, le système informatique réel doit être conçu en matériel. Ce processus de conception est appelé mise en œuvre. L'implémentation est généralement un processus de conception technique du matériel.

La mise en œuvre peut être divisée en trois parties, mais pas entièrement séparées :

Pour les processeurs, l'ensemble du processus de mise en œuvre est souvent appelé "conception du processeur" ; il peut également s'agir d'une famille de conceptions de processeurs connexes, telles que RISC et CISC.

Plus de sous-définitions

Certains praticiens de l'architecture informatique utilisent des sous-catégories plus fines :

Macroarchitecture : Couches architecturales qui sont plus abstraites que la micro-architecture, par exemple ISA.
Architecture du jeu d'instructions (ISA) : Telle que définie ci-dessus.
UISA (Microcode Instruction Set Architecture) : Une famille de machines ayant des microarchitectures de niveau matériel différent peut partager une architecture de microcodes commune, et donc appelée UISA.
Assemblée ISA : Un assembleur intelligent peut convertir un langage d'assemblage abstrait commun à un groupe de CPU en un langage machine légèrement différent pour différentes implémentations de CPU.
Macroarchitecture visible du programmeur : Les outils de langage de haut niveau tels que les compilateurs peuvent définir une interface précise pour les programmeurs qui les utilisent, en abstraction des différences entre les architectures sous-jacentes ISA, UISA et microarchitectures ; par exemple, les normes C, C++ ou Java définissent trois interfaces de programmation précises différentes.
Architecture en épingle : L'ensemble des fonctions qu'un microprocesseur est censé fournir, du point de vue d'une plate-forme matérielle. Par exemple, les signaux que le processeur est censé émettre pendant l'exécution d'une instruction.

Exemples d'architectures informatiques

Le x86, fabriqué par Intel et AMD.
Le SPARC, fabriqué par Sun Microsystems et d'autres.
Le PowerPC, fabriqué par Apple, IBM et Motorola.

Pages connexes

Matériel informatique
Architecture logicielle
Microarchitecture

Questions et réponses

Q : Qu'est-ce que l'architecture informatique ?

R : L'architecture d'un ordinateur est le design conceptuel et la structure opérationnelle fondamentale d'un système informatique. Elle implique les dessins techniques et la description fonctionnelle de toutes les exigences de conception, telles que les vitesses et les interconnexions, afin de créer des ordinateurs qui répondent aux objectifs de performance, de coût et de fonctionnalité.

Q : Quelles sont les trois principales sous-catégories de l'architecture informatique ?

R : Les trois principales sous-catégories de l'architecture informatique sont l'architecture des jeux d'instructions (ISA), la microarchitecture (également connue sous le nom d'organisation informatique) et la conception de systèmes.

Q : En quoi consiste l'ISA ?

R : L'architecture du jeu d'instructions (ISA) implique un modèle abstrait d'un système informatique qui est vu par un programmeur en langage machine ou en langage d'assemblage. Cela comprend le jeu d'instructions, les modes d'adressage de la mémoire, les registres du processeur et les formats d'adresse et de données.

Q : Qu'implique la microarchitecture ?

R : La microarchitecture implique une description détaillée de niveau inférieur du système qui est suffisante pour décrire complètement le fonctionnement de toutes les parties du système informatique ainsi que la façon dont elles sont interconnectées et interagissent entre elles pour mettre en œuvre l'ISA.

Q : Qu'implique la conception du système ?

R : la conception du système implique tous les autres composants matériels d'un système informatique, tels que les interconnexions du système, comme les bus et les commutateurs informatiques, les contrôleurs de mémoire, les mécanismes de délestage de l'UC, comme l'accès direct à la mémoire, les problèmes de multitraitement, etc.

Q : Comment la mise en œuvre se décompose-t-elle en trois parties ?

R : La mise en oeuvre peut être décomposée en trois parties : la mise en oeuvre logique, qui comprend la conception de blocs définis dans la microarchitecture au niveau du transfert de registre ou de la porte ; la mise en oeuvre des circuits, qui comprend la conception au niveau du transistor pour les éléments de base ou les blocs plus importants ; la mise en oeuvre physique, qui comprend le dessin des circuits physiques, le placement des différents composants du circuit sur un plan ou une carte de puce, le routage des fils les reliant entre eux.