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MICROPROCESSEURS : Les puces font battre plusieurs cœurs

LES FABRICANTS DE MICROPROCESSEURS POURSUIVENT LEUR COURSE A LA PUISSANCE DE CALCUL EN INTEGRANT PLUSIEURS UNITES CENTRALES SUR MEME PUCE.
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Les microprocesseurs multicœurs sont parmi nous. AMD, Freescale, IBM, Intel... Tous les fabricants s'y mettent. Deux cœurs dans la plupart des cas, mais déjà huit pour la puce Cell qui équipera la prochaine console de jeux PlayStation3 de Sony (IT N° 866), sans doute des dizaines dans quelques années : la mise en parallèle de plusieurs unités centrales sur une seule et même puce constitue un véritable tournant pour l'industrie informatique et le multimédia.

Pour la microélectronique, c'est une révolution... en même temps qu'un constat d'échec. Celui de ne plus savoir faire grimper la fréquence d'horloge des microprocesseurs. C'est aux alentours des 3 GHz, atteints en 2002, que le mécanisme a commencé à se gripper du fait des niveaux de consommation électrique atteints. Consommation excessive, donc problèmes d'autonomie pour les matériels portables, problèmes d'échauffement également, autrement dit de fiabilité.

Guère plus avancés aujourd'hui, les fabricants de microprocesseurs en ont finalement pris leur parti : ce n'est plus en augmentant les fréquences d'horloge qu'ils gagneront en puissance de calcul, mais en tablant sur le « multiprocessing ».

Heureusement pour eux, la fameuse « loi » de Moore, c'est à dire le doublement du nombre de transistors par cm2 de silicium tous les 18 mois, est quant à elle toujours d'actualité. Cette « loi », qui se traduit actuellement par le passage progressif d'un procédé de fabrication où la largeur des traits sur la puce est de 130 nm à un procédé où elle n'est plus que de 90 nm, rend en effet possible l'intégration de deux coeurs par circuit sans augmentation de sa taille. Demain, le passage de 90 nm à 65 nm permettra d'en intégrer quatre. Et ainsi de suite...

Chez Intel, l'offre multicoeur se résume actuellement  à deux modèles Pentium bicœurs : le Pentium D (standard) et le Pentium Extreme Edition (hautes performances). Tous deux sont accompagnés d'un nouveau jeu de circuits (i945/955) qui impose malheureusement l'utilisation d'une nouvelle carte-mère. La fréquence de fonctionnement de ces puces est de 3,2 GHz au maximum (contre 4,2 GHz pour le Pentium 4) avec une consommation de l'ordre de 120 watts à 2,8 GHz pour le Pentium D.

Cela n'est qu'un début. D'ici à la fin de l'année, Intel devrait  en principe accoucher d'une puce double-Itanium 2 (« nom de code » : Montecito) et d'une nouvelle gamme de processeurs Xeon bicœurs (« nom de code » : Paxville) destinée aux serveurs. La puissance de calcul des Xeon devrait s'en trouver améliorée d'environ 60%. Suivront les puces Bensley, toujours pour les serveurs, et Glidewell, pour les stations de travail. Une version bicœur du Centrino (Centrino 3) serait également dans les cartons (« nom de code » : Napa).

En août dernier, lors du dernier IDF (Intel Developer Forum), Paul Otellini, le pdg d'Intel, a par ailleurs annoncé pour 2006 le lancement de trois puces à deux cœurs gravées avec des traits de 65 nm. Portant les noms de code de Woodcrest, pour la puce destinée aux serveurs, de Conroe, pour celle qui équipera les ordinateurs de bureau, et de Merom, pour celle qui visera les PC portables, ces puces devraient offrir un ratio puissance de calcul/consommation électrique 3 à 5 fois supérieur à celui dont les utilisateurs disposent actuellement.

Mieux, Paul Otellini a promis pour la suite l'arrivée d'une dizaine de puces dotées de quatre cœurs ou plus. Tant et si bien que sur le segment des serveurs par exemple,  la firme californienne prévoit que les processeurs multicoeurs devraient représenter plus de 85% de ses ventes dès l'année prochaine.
Perspectives identiques chez AMD où on pense même atteindre les 90% grâce à la gamme Opteron bicœur lancée en avril dernier. Un produit déjà adopté par Fujitsu Siemens pour ses de stations de travail Celcius V830 par exemple.

Du côté des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables, la « critique » est par ailleurs unanime à saluer la réussite technique que constitue la mise au point du processeur Athlon 64 X2 à deux coeurs. En dépit d'une petite limitation au niveau de la fréquence d'horloge (2,4 GHz au lieu de 2,6 GHz pour l'Athlon mono-cœur), inconvénient qui devrait d'ailleurs disparaître avec le passage d'un procédé 90 nm à un procédé 65 nm, rien à redire en effet au niveau de ses performances. Celles-ci seraient améliorées de 20% à 80 % par rapport à celles de son prédécesseur dans le cadre d'applications multitâches.

Pour l'utilisateur, cela offre par exemple la possibilité de graver un CD ou d'exécuter un logiciel de pare-feu en arrière-plan tout en effectuant en premier plan, et sans aucune difficulté, des transactions bancaires en ligne ou des retouches d'images vidéo.

Compatible broche à broche avec l'Athlon 64 bits de base, le 64 X2 offre en outre l'avantage (par rapport aux Pentium bicœurs) de faire appel au même jeu de circuits et d'utiliser la même carte-mère que son grand frère. Seul contrainte pour l'utilisateur : la mise à jour du Bios. Des systèmes équipés de l'Athlon 64 X2 sont d'ores et déjà disponibles auprès d'une cinquantaine de fabricants.

Cela dit, l'adoption de processeurs bicoeurs n'entraîne pas automatiquement une augmentation très spectaculaire de la puissance de traitement. Cette dernière dépend en effet des choix opérés en matière de plates-formes, de systèmes d'exploitation et d'applications. L'optimisation est de rigueur.

Si elle veut tirer tout le parti possible des processeurs multicœurs, à charge maintenant pour l'industrie informatique de développer les logiciels capables de prendre en compte ces différentes unités centrales (pour une ou plusieurs applications) et de régler les problèmes de communication qui ne vont pas manquer de se poser entre tous ces blocs fonctionnels.

Les fabricants de puces insistent pour leur part sur l'importance des techniques de « virtualisation » dont la finalité sera de faire fonctionner plusieurs systèmes d'exploitation sur une même machine. Avec les annonces de Pacifica, chez AMD, et de Vanderpool, chez Intel, ces fournisseurs ont toutefois montré qu'ils avaient déjà bien avancé dans la réflexion.
Jean-Charles Guézel

Pour l'embarqué également
S'il est un domaine où la consommation électrique a de l'importance, et les puces multicoeurs une carte à jouer, c'est bien l'embarqué. C'est à ce segment de marché, plus précisément dans les télécoms, le militaire ou encore le médical, que s'adresse le MPC8641D de Freescale : un microprocesseur doté de deux cœurs PowerPC e600.
Grâce à l'utilisation d'un substrat SOI (silicium sur isolant), cette puce ne consomme qu'une vingtaine de watts à 1,7 GHz. « La  même puissance de calcul (3,4 GFlops) aurait pu être obtenue en doublant la fréquence, mais la consommation aurait alors dépassé 70 watts », indique Pierre Barnoux, directeur marketing de Freescale.

Et aussi
-La puce Cell du trio IBM-Toshiba-Sony, dotée de huit processeurs de calcul et d'un neuvième (de type PowerPC) chargé de coordonner l'ensemble
-Les Pentium bicœurs d'Intel : Pentium D (standard) et Pentium Extreme Edition (hautes performances)
-Les Opteron bicœurs d'AMD
 


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