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Les secrets de l’architecture ARM

La puce qui anime votre téléphone ou qui pilote nombre de nos nouveaux compagnons électroniques s’inspire en fait du processeur de nos PC. Un morceau de silicium fascinant, qui n’a pas fini de bouleverser notre quotidien.

Vous les utilisez peut-être sans le savoir. Vous en avez très certainement un ? voire plusieurs ? dans votre téléphone, votre tablette, votre console portable, votre baladeur, votre appareil photo numérique, vos disques durs… et vous en trouverez aussi dans certains Nas, dans des équipements réseaux et même dans de nombreux produits du quotidien pas forcément high-tech. Ces petits bouts de silicium, ce sont les processeurs de la famille ARM. Des composants discrets, moins connus du grand public que les puces d’Intel ou d’AMD, mais dont les qualités, en premier lieu la faible consommation d’énergie, en font des alliés de choix pour le secteur gigantesque de la mobilité.Et pourtant, l’origine de ces puces ne se trouve pas dans un quelconque appareil à garder en permanence sur soi, mais bien… dans un ordinateur de bureau, l’Acorn Risc Machine, conçue par le constructeur britannique Acorn au milieu des années 80. Ce dernier était en quête d’un processeur puissant, capable de conserver la compatibilité avec la plate-forme populaire BBC Micro et suffisamment solide pour gérer une interface graphique (Apple venait de lancer le Lisa, puis le Macintosh). Problème : les processeurs du moment étaient soit insuffisamment puissants (comme le MOS 6502 ou le 68000 de Motorola), soit indisponibles (Intel aurait refusé à Acorn la licence de son 80286, qui souhaitait l’adapter à ses besoins). Acorn a alors décidé de concevoir son propre processeur, en s’appuyant sur une architecture de type Risc (Reduced instruction set computing), différente de l’architecture Cisc des processeurs Intel ou Motorola (le C signifiant Complex). C’est VLSI qui s’est chargé de la production de cette puce au jeu d’instructions simplifié et ne contenant qu’un nombre limité de transistors (environ 30 000, soit quatre fois moins qu’un 80286 d’Intel). Ce schéma de fonctionnement est aujourd’hui toujours en vigueur : ARM se charge de la conception des cœurs de processeurs et en attribue la licence à des partenaires (Samsung, STMicro, Nvidia, Texas Instruments, etc.) qui se chargent, d’une part, de les intégrer à leurs propres composants et, d’autre part, de les fabriquer.La transition du bureau à l’embarqué, c’est à Apple qu’on la doit. Au tout début des années 90, lors de l’élaboration de son assistant personnel Newton, la société américaine a retenu le processeur conçu par le Britannique. Acorn, Apple et VLSI ont très rapidement formé une société commune pour améliorer le composant. Son nom : Advanced Risc Machines, autrement dit ARM. Une vingtaine d’années et sept évolutions d’architecture plus tard, ARM a signé près de 750 accords de licence et ses partenaires ont produit, pour la seule année 2010, pas moins de 6,1 milliards de puces s’appuyant sur ses technologies. À en juger par la place croissante prise par les équipements mobiles, cette expansion n’est pas près de s’arrêter.

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Christophe Gauthier