Fonctionnement d'un ordinateur depuis zéro

Partie 7 : Le parallélisme d'instruction et les processeurs modernes 337/343
instructions indépendantes, sous certaines conditions. Le processeur a beaucoup de travail à faire dans ces conditions. Il doit
notamment vérifier quelles sont les instructions indépendantes, comme sur les processeurs superscalaires In Order. Qui plus est,
il doit trouver comment répartir au mieux les instructions sur les différentes unités de calcul en modifiant l'ordre des instructions.
Ce qui n'est pas simple du tout ! Mais les performances s'en ressentent : on peut exécuter un plus grand nombre d'instructions
simultanées. Pour pouvoir démarrer l’exécution de plusieurs instructions simultanément en utilisant l'Out Of Order , notre
processeur va devoir être un peu modifié. Voyons un peu ce que l'on va devoir changer !
Instruction window
Je viens à l'instant de dire que notre processeur se chargeait de charger plusieurs instructions depuis la mémoire en même temps.
Sur un processeur superscalaire In Order, ces instructions peuvent très bien rester dans l'unité de décodage et y attendre un peu
que les instructions précédentes soient exécutées. Le séquenceur se charge alors de tout.
Mais sur un processeur Out Of Order , notre processeur va devoir accéder à chaque cycle à ces instructions mises en attente
pour vérifier si elles peuvent être exécutées. Pour cela, les instructions préchargées (et éventuellement décodées) seront placées
dans une sorte de mémoire tampon, qui stockera les instructions en attente de traitement. L'unité chargée de répartir les
instructions et de vérifier leurs dépendances sera reliée à cette mémoire tampon et pourra donc manipuler ces instructions comme
il le souhaite. Cette mémoire tampon s'appelle l'instruction window.
Cette instruction window est gérée différemment suivant le processeur. On peut par exemple la remplir au fur et à mesure que les
instructions sont exécutées et quittent donc celle-ci. Ou on peut attendre que celle-ci soit vide pour la remplir intégralement en
une fois. Les deux façons de faire sont possibles.
Vous remarquerez que j'ai placé les unités du séquenceur sur le schéma. Mais le décodeur d'instruction peut être placé de l'autre
coté de l'instruction window. En fait, celles-ci peuvent se retrouver des deux cotés de l'instruction window. On peut en effet
décoder les instructions avant leur passage dans l'instruction window : c'est ce qui se fait surement dans vos processeurs x86
actuels et dans la majorité des processeurs utilisant la micro-programmation horizontal (pour ceux qui ont oubliés, allez voir ici :
le chapitre sur la micro-architecture d'un processeur de ce tutoriel). Mais on peut aussi se débrouiller pour faire autrement, en
plaçant les unités de décodage après l'instruction window.
Scheduler
Pour exécuter plusieurs instructions en simultané, il suffira de rajouter un circuit qui se chargera de lire le contenu de cet
instruction window, et qui décidera quelles sont les instructions à exécuter. Ce circuit, le Scheduler, regardera quelles sont les
instructions dans cet instruction window qui sont indépendantes et décidera alors de les répartir sur les unités de calcul
inutilisées au besoin.
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