Quelles sont donc les raisons qui ont conduit les fabriquants de microprocesseurs à se lancer dans cette voie ? Est-ce la solution miracle pour augmenter les performances d’un microprocesseur ? Pourtant le SMP (Symmetric MultiProcessing) existe depuis des années et hormis des succès dans quelques marchés de niches on ne peut pas dire qu’il se soit imposé auprès du grand public, alors pourquoi soudainement un tel enthousiasme ?

Malheureusement, non ce n’est pas la solution miracle pour accroître les performances. En fait si ce n’est disponible que maintenant c’est bien parce que c’est pratiquement la pire ! Si l’on regarde les générations précédentes on peut observer un certain schéma qui se répète dans les solutions utilisées par les architectes pour augmenter les performances.

• Le 486 est le premier processeur d’Intel intégrant une petite quantité de mémoire cache directement dans le processeur, de plus l’exécution des instructions est désormais pipelinée.
• Le Pentium a vu son pipeline allongé par rapport au 486 ce qui lui a permis d’atteindre de plus hautes fréquences, son cache L1 a doublé et on a vu l’apparition d’une ALU superscalaire.
• Le Pentium Pro a pour sa part marqué l’inclusion du cache L2 directement au sein du processeur, introduit le découpage des instructions x86 en micro instructions afin de pouvoir les exécuter plus efficacement et même dans le désordre (out of order execution). Et là encore le pipeline ont été allongé par rapport à son prédecesseur.
• L’architecture Netburst a vu l’introduction du Trace Cache qui stocke les instructions pré décodées, ajouté un pipeline d’une longueur sans précédent ainsi que diverses optimisations du core d’exécution (double pumped ALU).

Ce petit historique aurait pu être répété d’une manière totalement similaire en nous basant sur les processeurs AMD. Ce qu’on peut conclure de tout ceci c’est que l’amélioration de performances au fil des générations tient en grande partie à trois facteurs principaux :

• 1. L’augmentation de la fréquence d’horloge
• 2. Diverses optimisations relatives à l’exécution des instructions
• 3. Des mémoires cache toujours plus importantes et performantes

Toutes ces techniques ont permis de garantir une augmentation des performances à chaque génération, en augmentant le parallélisme d’instructions (en anglais Instruction Level Parallelism ou ILP) ou la fréquence. Mais aujourd’hui continuer de chercher à extraire davantage de parallélisme d’instructions d’un seul flux semble bien une voie sans issue et comme dans le même temps la fréquence ne progresse plus de façon significative il faut trouver de nouvelles voies pour augmenter les performances.

Ainsi aujourd’hui les technologies pour augmenter les performances reposent sur :

• 1. Le SMT (Simultaneous Multi Threading)
• 2. Le multicore
• 3. L’amélioration de la mémoire cache

Et les dernières consoles sont l’exemple le plus flagrant de ce constat : qu’il s’agisse des processeurs de la PS3 ou de la Xbox 360, il s’agit à chaque fois d’inclure plusieurs cores (parfois symétriques parfois non) dont chacun est à même de gérer deux threads.

Malheureusement, de toutes ces techniques pour augmenter les performances, seule l’amélioration des caches aura une influence sur les logiciels monothread existants, pour le reste il faudra revoir la façon dont sont conçus la plupart des logiciels.