C'est un argument commercial de poids : chaque nouvelle génération d'ordinateurs affiche des fréquences d'horloge – les fameux gigahertz – toujours plus infernales. Ce sont elles qui donnent la cadence des opérations d'un microprocesseur. Problème : même dans le microprocesseur le plus rapide du monde, la plupart des composants passent le plus clair de leur temps à attendre qu'un signal d'horloge les invite à poursuivre le traitement des données !
Pour résoudre ce problème, plusieurs groupes de recherche, dont le laboratoire « Technique de l'informatique et de la microélectronique pour l'architecture d'ordinateurs » (Tima) 1, de Grenoble, se sont lancés il y a quelques années dans une démarche radicale : puisque l'horloge ralentit le fonctionnement d'un microprocesseur, autant la supprimer. Ce faisant, ils ont ouvert la voie à une nouvelle électronique, dite asynchrone. Aujourd'hui, pour qu'elle devienne un standard, les chercheurs grenoblois travaillent sur plusieurs applications, dont l'électronique embarquée pour l'automobile, et développent des outils permettant de concevoir les nouveaux processeurs.
Circuit électronique asynchrone développé au laboratoire Tima
pour un processeur de cryptographie
« Dans la logique synchrone, explique en préambule Marc Renaudin, responsable du groupe de recherche Concurrent Integrated Systems (CIS) au laboratoire Tima, le travail du processeur est découpé en séquences. Leur durée, imposée par l'horloge, est calibrée en fonction de la tâche la plus longue qu'un bloc du composant puisse rencontrer ». Une façon de s'assurer que chaque bloc aura terminé son travail avant le démarrage d'un nouveau cycle.
À l'inverse, la logique asynchrone permet d'éviter les temps morts : le travail est découpé de telle manière que la chaîne de processus dans chaque bloc n'est pas tributaire de celles des blocs voisins. Autrement dit, ce n'est pas la simultanéité des processus dans différentes parties de la puce qui compte, mais l'ordre dans lequel ils s'enchaînent au sein d'un même bloc. « Ainsi, si l'opération qu'il traite est complexe, un bloc travaillera lentement. Mais si elle est simple, il travaillera vite et passera sans perte de temps à l'opération suivante ». Plus rapides, les puces asynchrones sont aussi plus économes en énergie, plus résistantes au piratage, moins sensibles à la température, et moins émettrices de pollution électromagnétique.
Déjà, elles ont fait l'objet de plusieurs applications. « Ces dernières années, détaille Marc Renaudin, nous avons par exemple travaillé sur des applications à la cryptographie. Et actuellement, nous développons des microprocesseurs asynchrones à faible consommation à destination de l'électronique embarquée, pour l'automobile, par exemple ». Mais avant leur avènement sur le marché, les puces asynchrones devront se montrer plus faciles d'accès. « C'est pourquoi nous mettons aussi l'accent sur les outils d'aide à la conception », poursuit le chercheur. Quand ceux-ci seront à la disposition des ingénieurs, possible que nos ordinateurs perdent alors complètement la notion du temps.
