ORDINATEURS
Classification des architectures de machines
Pour caractériser les différentes architectures de machines, la classification la plus connue et la plus employée est celle de Michael J Flynn. Elle s'appuie sur la notion de flot, un ensemble ordonné d'éléments de même nature. Les instructions d'un programme et les données à traiter sont contenues dans un ou plusieurs flots. L'existence d'un ou plusieurs flots de chaque type définit quatre catégories de machines. Paradoxalement, cette classification n'est donc pas fondée sur la structure des ordinateurs, mais sur la manière dont ceux-ci relient leurs flots d'instructions (instruction stream) aux flots des données à traiter (data stream). Bien qu'imparfaite, cette classification permet de répertorier rapidement les différentes architectures. Quatre classes de machines ont ainsi été mises en évidence :
– les machines SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream) ;
– les machines SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream) ;
– les machines MISD (MultipleInstructions Stream, Single Data Stream) ;
– les machines MIMD (Multiple Instructions Stream, Multiple DataStream).
Les machines SISD
Cette classe regroupe les machines n'ayant qu'un seul processeur. Une instruction définit une seule opération qui n'utilise qu'un seul flot de données dont les différents types (arguments, résultats, etc.) sont reliés logiquement les uns aux autres. La classe SISD regroupe aussi bien les machines monoprocesseur avec pipeline que les machines sans pipeline.
Les machines SIMD
Cette catégorie comprend les machines qui ne possèdent qu'un seul flot d'instructions travaillant sur des données séparées. Elle se constitue des machines qui possèdent des instructions vectorielles. Les différentes architectures SIMD conviennent bien au traitement matriciel. Elles sont délicates à programmer, à cause de l'interaction étroite entre l'architecture sous-jacente et la technique de programmation à mettre en œuvre.
Les machines MISD
Cette classe est purement théorique, car on peut difficilement envisager d'exécuter simultanément plusieurs instructions agissant sur la même donnée. Aucune machine existante ne peut se ranger dans cette catégorie.
Les machines MIMD
Dans la classe MIMD, on retrouve les machines qui possèdent plusieurs flots d'instructions, exécutés par plusieurs processeurs (il existe donc autant de compteurs ordinaux que de processeurs), chacun d'eux travaillant sur son propre flot de données. Cette catégorie englobe toutes les machines multiprocesseurs et multiordinateurs. Dans cette classe de machines, il est possible d'exploiter au mieux le parallélisme qui existe dans les programmes. En contrepartie, il est difficile de trouver des applications qui se prêtent aisément à une décomposition en tâches élémentaires fournissant du travail à tous les processeurs.
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Écrit par
- Danièle DROMARD : maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, ingénieur de l'École polytechnique féminine, docteur-ingénieur
- François PÊCHEUX : professeur, Sorbonne université
Classification
Médias
Machine à calculer de Charles Babbage
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John von Neumann
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