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Loi de Moore

La « loi de Moore » propose un modèle pour projeter la capacité de calcul des Microprocesseurs en ne tenant compte que des progrès techniques de leur miniaturisation. Dans sa version de 1975, Moore prédisait le doublement tous les deux ans des « équivalents Transistors » intégrés sur un support de même surface.

Gordon Earle Moore est un des trois cofondateurs de la société Intel, leader mondial de microprocesseurs. Sa prédiction s’est confirmée entre les années 1975 et 2015. L’industrie a pu intégrer tous les deux ans deux fois plus de composants pour une même surface. Mais, plus qu’une « loi », le chef d’entreprise Moore proposait alors une feuille de route à ses équipes.

Ce seul critère semblait suffisant pour justifier en 2017 qu’un microprocesseur ait une puissance théorique d’au moins 8,4 millions supérieure à celle des premiers microprocesseurs en 1971 (46 années écoulées entre ces deux dates, 46/2=23, 223 = 8 388 608). Mais la puissance de calcul d’un microprocesseur dépend également d’autres critères tels :

  • L’augmentation de fréquence de son horloge interne qui multiplie d’autant les cycles de calcul pendant la période d’observation. Ainsi, en 2017, celle du processeur AMD FX à 8 429 GHz (milliards d’instructions par seconde) est environ 185 000 fois plus efficace que celle d’un processeur de même prix commercialisé en 1980 (alors encore exprimé en MHz, pour millions d’instructions par seconde).
  • Les progrès de l’architecture interne du microprocesseur (comme, entre autres, le développement de la parallélisation des calculs) ;
  • L’efficacité des algorithmes qui structurent les calculs ;
  • Une évolution également exponentielle de la capacité de stockage des informations numérisées.

Pour le grand public, la loi de Moore reste celle qui annonce et suffit à expliquer la croissance phénoménale de la puissance des Ordinateurs. Mais sa vérification pratique se heurte dorénavant à deux contraintes physiques de taille : la limite de la miniaturisation et les effets quantiques de la dissipation thermique. Cette « loi symbolique » a perdu le peu de réalité qui lui restait :

  • L’impression des microprocesseurs travaille déjà aux frontières des dimensions atomiques, à sept nanomètres (soit 7 millionièmes de millimètre en 2017).
  • Une plus haute « fréquence d’horloge » du processeur est à la fois synonyme de plus de capacité de calcul et de plus d’énergie consommée, donc de plus de production de chaleur, ce que les progrès remarquables des processeurs et des matériaux utilisés ne suffisent plus aujourd’hui à compenser.

Un ralentissement est perceptible depuis 2016. La progression de la puissance des ordinateurs a des niveaux et des cycles moins planifiables.
Au-delà des annonces d’une Informatique Quantique dont la technologie ne sera pas accessible à la grande consommation dans un futur rapproché, de nouveaux progrès sur les technologies actuelles sont en cours. Pour exemples: la recherche de nouveaux matériaux de base moins sensibles aux impacts thermiques; les progrès des architectures multicœurs ou des processeurs 3D pour distribuer et paralléliser les calculs.

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