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Les coeurs adaptent leur régime aux besoins

A.C.
Les besoins en puissance de calcul ne cessent de croître. Multiplier les coeurs est une façon d'y répondre, tout en utilisant ces capacités de façon intelligente pour l'adapter au mieux aux tâches demandées.

L'INNOVATION

Ces processeurs combinent plusieurs coeurs, capables de calculer, ensemble ou de façon indépendante, afin d'augmenter la puissance de traitement tout en minimisant la consommation. On les trouve déjà dans des systèmes embarqués ou les ordinateurs. Ils contiennent jusqu'à 6 coeurs, mais à l'avenir, on pourrait les voir rassembler jusqu'à mille coeurs, ce qui aujourd'hui n'existe encore qu'à l'état de simulation.

LES AVANTAGES

Le système en développement adapte la puissance de calcul au besoin de l'application à gérer, en ajustant la tension et la fréquence. Les algorithmes utilisés sont basés sur la théorie du jeu, qui consiste à maximiser les gains. L'intérêt est de réduire au minimum la consommation électrique : l'économie d'énergie pourrait atteindre 70 %. Car 10 coeurs fonctionnant à 100 MHz consomment moins qu'un seul à 1 GHz, pour une capacité de calcul équivalente. Ainsi les unités de calcul peuvent se synchroniser selon des fréquences d'horloges différentes : chacune s'adapte au minimum nécessaire, afin d'optimiser le rendement du système dans son ensemble.

LES DÉFIS À RELEVER

Les difficultés de conception résident autant dans l'architecture physique du réseau des coeurs que dans le logiciel d'optimisation. Les deux doivent être développés conjointement. Il faut d'une part optimiser le positionnement des coeurs entre eux, afin que la prise de décision et la transmission des données soit la plus rapide possible. Le réseau peut ainsi être homogène, ou organisé en plusieurs grappes, dont les coeurs ont un accès plus rapide à une mémoire commune. D'autre part, le système doit être programmé de façon à utiliser au mieux les capacités de calcul. Si l'un des coeurs chauffe trop, il faut en « réveiller » un autre, éteint ou en veille. Cependant, allumer trop souvent de nouveaux coeurs n'est pas toujours économique : les paramètres à prendre en compte pour optimiser la consommation sont nombreux, ce qui rend les algorithmes à programmer très complexes. Les applications qui utiliseront ces processeurs devront prendre en compte ce fonctionnement particulier. La programmation devra s'adapter à la répartition du calcul. L'un des enjeux est donc d'intégrer ces contraintes aux outils de programmation sans en complexifier l'utilisation.

LES PIONNIERS

LIRMM, CEA-List, Kalray, STMicroelectronics, Intel... Fin 2011, la start-up Kalray prévoit un système sur puce à 256 processeurs pour applications embarquées.

COMMERCIALISATION

Des systèmes à 256 processeurs dans le grand public d'ici 5 à 10 ans.

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