Pipeline (computing)In computing, a pipeline, also known as a data pipeline, is a set of data processing elements connected in series, where the output of one element is the input of the next one. The elements of a pipeline are often executed in parallel or in time-sliced fashion. Some amount of buffer storage is often inserted between elements. Computer-related pipelines include: Instruction pipelines, such as the classic RISC pipeline, which are used in central processing units (CPUs) and other microprocessors to allow overlapping execution of multiple instructions with the same circuitry.
Classic RISC pipelineIn the history of computer hardware, some early reduced instruction set computer central processing units (RISC CPUs) used a very similar architectural solution, now called a classic RISC pipeline. Those CPUs were: MIPS, SPARC, Motorola 88000, and later the notional CPU DLX invented for education. Each of these classic scalar RISC designs fetches and tries to execute one instruction per cycle. The main common concept of each design is a five-stage execution instruction pipeline.
Pipeline (architecture des processeurs)330px|droite|Plan d'un pipeline générique à trois étapes En microarchitecture, un pipeline (ou chaîne de traitement), est l'élément d'un processeur dans lequel l'exécution des instructions est découpée en plusieurs étapes. Le premier ordinateur à utiliser cette technique est l'IBM Stretch, conçu en 1961. Avec un pipeline, le processeur peut commencer à exécuter une nouvelle instruction sans attendre que la précédente soit terminée. Chacune des étapes d’un pipeline est appelé étage.
Dataflow programmingIn computer programming, dataflow programming is a programming paradigm that models a program as a directed graph of the data flowing between operations, thus implementing dataflow principles and architecture. Dataflow programming languages share some features of functional languages, and were generally developed in order to bring some functional concepts to a language more suitable for numeric processing. Some authors use the term datastream instead of dataflow to avoid confusion with dataflow computing or dataflow architecture, based on an indeterministic machine paradigm.
Banc de registresDans un processeur, un banc de registres est une mémoire interne au processeur, dans laquelle sont rassemblés certains (voire la totalité) des registres du processeur. En anglais, on parle de register file. Dans les microprocesseurs, les bancs de registres sont généralement réalisés à l'aide de RAM statique (bascules). thumb|Banc de registre Un bancs de registre contient une entrée d'adresse sur laquelle on place une suite de bits qui permet d'identifier le registre à sélectionner.
DataflowIn computing, dataflow is a broad concept, which has various meanings depending on the application and context. In the context of software architecture, data flow relates to stream processing or reactive programming. Dataflow computing is a software paradigm based on the idea of representing computations as a directed graph, where nodes are computations and data flow along the edges. Dataflow can also be called stream processing or reactive programming. There have been multiple data-flow/stream processing languages of various forms (see Stream processing).
Architecture DataflowLe dataflow (en flux de données) est une architecture où les données sont des entités actives qui traversent le programme de manière asynchrone, contrairement à l'architecture classique von Neumann, où elles attendent passivement en mémoire pendant que le programme est exécuté séquentiellement suivant le contenu du pointeur de programme (PC). On parle aussi d'ordinateur cadencé par les données. Dans une architecture flux de données, les programmes sont représentés sous forme de graphes : un nœud représente une opération à effectuer, tandis que les données circulent sur les arcs et forment les entrées aux nœuds.
Pipeline logicielLe pipeline logiciel (software pipelining, par opposition aux pipelines matériels) est une technique utilisée par les compilateurs pour optimiser l'exécution des boucles. Elle consiste à superposer l'exécution de plusieurs itérations de la boucle, comme un pipeline matériel le fait pour les différentes phases des instructions : une itération du code généré contiendra en fait des instructions provenant de plusieurs itérations d'origine.
Algorithme génétiqueLes algorithmes génétiques appartiennent à la famille des algorithmes évolutionnistes. Leur but est d'obtenir une solution approchée à un problème d'optimisation, lorsqu'il n'existe pas de méthode exacte (ou que la solution est inconnue) pour le résoudre en un temps raisonnable. Les algorithmes génétiques utilisent la notion de sélection naturelle et l'appliquent à une population de solutions potentielles au problème donné.
Microarchitectureright|400px|thumb|La microarchitecture Core d'Intel right|400px|thumb|La microarchitecture Nehalem d'Intel La microarchitecture d'un processeur est un plan de ce processeur au niveau logique. Elle décrit, par exemple : le nombre de pipelines et leur longueur respective ; le nombre de mémoires cache et associativité respectives ; l'existence de renommage de registres ; d'une unité d'exécution out-of-order ; d'une unité de prédiction de branchement. Elle est également parfois appelée architecture, bien que ce terme ait d'autres sens différents en informatique.
Langage graphiquevignette|Script du programme "Hello, world!" dans le langage de programmation graphique Scratch Un langage de programmation graphique ou visuel est un langage de programmation dans lequel les programmes sont écrits par assemblage d'éléments graphiques. Sa syntaxe concrète est composée de symboles graphiques et de textes, qui sont disposés spatialement pour former des programmes. De nombreux langages visuels se basent sur les notions « de boîtes et de flèches » : les boîtes (ou d'autres d'objets) sont traitées comme des entités, reliées par des flèches ou des lignes qui représentent des relations.
Hardware emulationIn integrated circuit design, hardware emulation is the process of imitating the behavior of one or more pieces of hardware (typically a system under design) with another piece of hardware, typically a special purpose emulation system. The emulation model is usually based on a hardware description language (e.g. Verilog) source code, which is compiled into the format used by emulation system. The goal is normally debugging and functional verification of the system being designed.
High-level synthesisHigh-level synthesis (HLS), sometimes referred to as C synthesis, electronic system-level (ESL) synthesis, algorithmic synthesis, or behavioral synthesis, is an automated design process that takes an abstract behavioral specification of a digital system and finds a register-transfer level structure that realizes the given behavior. Synthesis begins with a high-level specification of the problem, where behavior is generally decoupled from low-level circuit mechanics such as clock-level timing.
Optimisation de codeEn programmation informatique, l'optimisation de code est la pratique consistant à améliorer l'efficacité du code informatique d'un programme ou d'une bibliothèque logicielle. Ces améliorations permettent généralement au programme résultant de s'exécuter plus rapidement, de prendre moins de place en mémoire, de limiter sa consommation de ressources (par exemple les fichiers), ou de consommer moins d'énergie électrique. La règle numéro un de l'optimisation est qu'elle ne doit intervenir qu'une fois que le programme fonctionne et répond aux spécifications fonctionnelles.
Optimizing compilerIn computing, an optimizing compiler is a compiler that tries to minimize or maximize some attributes of an executable computer program. Common requirements are to minimize a program's execution time, memory footprint, storage size, and power consumption (the last three being popular for portable computers). Compiler optimization is generally implemented using a sequence of optimizing transformations, algorithms which take a program and transform it to produce a semantically equivalent output program that uses fewer resources or executes faster.
Instruction schedulingIn computer science, instruction scheduling is a compiler optimization used to improve instruction-level parallelism, which improves performance on machines with instruction pipelines. Put more simply, it tries to do the following without changing the meaning of the code: Avoid pipeline stalls by rearranging the order of instructions. Avoid illegal or semantically ambiguous operations (typically involving subtle instruction pipeline timing issues or non-interlocked resources).
Central processing unitA central processing unit (CPU)—also called a central processor or main processor—is the most important processor in a given computer. Its electronic circuitry executes instructions of a computer program, such as arithmetic, logic, controlling, and input/output (I/O) operations. This role contrasts with that of external components, such as main memory and I/O circuitry, and specialized coprocessors such as graphics processing units (GPUs). The form, design, and implementation of CPUs have changed over time, but their fundamental operation remains almost unchanged.
Multithreadingthumb|Schéma d'un process multithread Un processeur est dit multithread s'il est capable d'exécuter efficacement plusieurs threads simultanément. Contrairement aux systèmes multiprocesseurs (tels les systèmes multi-cœur), les threads doivent partager les ressources d'un unique cœur : les unités de traitement, le cache processeur et le translation lookaside buffer ; certaines parties sont néanmoins dupliquées : chaque thread dispose de ses propres registres et de son propre pointeur d'instruction.
Intel P6La microarchitecture P6 est une architecture de microprocesseurs x86 d'Intel, utilisée dans les processeurs Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium M, Core 1, et certains Pentium Dual-Core et Celeron.
Algorithme évolutionnistevignette|redresse=1.2|Un algorithme évolutionnaire utilise itérativement des opérateurs de sélections (en bleu) et de variation (en jaune). i : initialisation, f(X) : évaluation, ? : critère d'arrêt, Se : sélection, Cr : croisement, Mu : mutation, Re : remplacement, X* : optimum. Les algorithmes évolutionnistes ou algorithmes évolutionnaires (evolutionary algorithms en anglais), sont une famille d'algorithmes dont le principe s'inspire de la théorie de l'évolution pour résoudre des problèmes divers.
