[EDITION ABONNES] Quel que soit le domaine d’application, que l'on parle de terminaux mobiles et objets connectés fonctionnant sur pile ou batterie ou de centres de données dont l’alimentation et le refroidissement relèvent d’une vraie problématique, la question de l’éco-efficacité limite les capacités des processeurs. Pendant des décennies, les concepteurs ont tablé sur la loi de Moore pour améliorer de manière automatique l’efficacité énergétique. Mais alors que cette loi ralentit, la question de l’éco-efficacité ne peut plus être ignorée. Tel est du moins l’avis de la jeune société américaine Efficient Computer, créée en janvier 2022, qui compte révolutionner l’informatique éco-efficace et qui vient de boucler un financement d’amorçage de 16 millions de dollars auprès de la firme de capital-risque Eclipse VC.

Cette manne financière doit permettre à la start-up d’étoffer ses équipes et d’orienter sa R&D vers la mise sur le marché de ses premières puces à la conception "post-von Neumann". (La jeune entreprise a d’ores et déjà réceptionné une première puce-système test reposant sur son approche innovante.)

Selon Efficient Computer, les ordinateurs actuels sont particulièrement inefficaces, l’architecture de von Neumann sur laquelle repose la très grande majorité des processeurs "gaspillant" 99% de l’énergie. Cette inefficacité est malheureusement profondément ancrée dans leur conception, insiste la jeune entreprise. Dans les processeurs von Neumann, les programmes sont de fait exprimés sous la forme d'une séquence d'instructions simples, mais l'exécution de programmes dans une séquence simple est d'une lenteur inacceptable.

Dans ces conditions, l'amélioration des performances nécessite un matériel complexe pour trouver des instructions pouvant s'exécuter en parallèle en toute sécurité. Améliorer l’efficacité nécessite donc de repenser fondamentalement la façon dont les ordinateurs sont conçus. Certains ont abordé le problème en restreignant les programmes, c'est-à-dire en limitant le processeur à exécuter uniquement des programmes pour lesquels le parallélisme est facile à trouver. Ces restrictions permettent aux concepteurs de simplifier et de spécialiser le matériel. Si cette approche améliore l’efficacité, elle abandonne le concept de programmation à usage générique, ce qui constitue un énorme problème, assure Efficient Computer.

La généralité est en effet synonyme d'efficacité : toute partie d'un programme qui fonctionne de manière inefficace limite rapidement l'efficacité énergétique de l'ensemble du système. De plus, ces processeurs spécialisés ignorent le logiciel, là où réside la vraie valeur de l’informatique.

Efficient a donc opté pour une approche différente. En revenant aux recherches originales menées à l'université Carnegie Mellon par deux de ses cofondateurs, Graham Gobieski et Nathan Beckmann, la start-up a reconnu la valeur du logiciel et orienté ses recherches dès le départ sur une conception de processeur "post-von Neumann" à usage général, facile à programmer et également extrêmement économe en énergie.

L’approche couvre le matériel et le logiciel simultanément, ce qui, selon Efficient Computer, constitue la seule voie vers l'efficacité. Au lieu d'exécuter une série d'instructions comme les conceptions de von Neumann, l’architecture de la start-up exprime les programmes comme un "circuit" d'instructions qui montre quelles sont les instructions qui communiquent entre elles. Ce modèle permet de "répartir" le circuit spatialement sur un ensemble de processeurs extrêmement simples et d'exécuter le programme en parallèle, avec un matériel beaucoup plus simple (et donc moins d'énergie !) que n'importe quel processeur existant.

Efficient Computer donne à cette conception le nom d'architecture de processeur Fabric et l’a donc mise en œuvre dans la puce-système (SoC) de test Monza (voir illustration ci-contre). Le compilateur Fabric associé a été conçu dès le départ en parallèle avec le matériel et s’avère apte à compiler des programmes écrits en langage C ou C++ de haut niveau.

Selon la start-up, la puce Monza affiche une efficacité énergétique jusqu'à 100 fois supérieure à celle du meilleur processeur von Neumann embarqué et, contrairement à du matériel spécialisé, elle peut être programmée par logiciel à l'aide d'un flux standard et familier, indique Efficient Computer.

Le financement de démarrage a permis à la jeune société de porter son effectif à 20 employés. Un prochain tapeout de la puce est prévu prochainement et un kit de développement logiciel devrait être disponible plus tard cette année. L’entreprise cible de nombreux marchés, de l'Internet des objets grand public à l'IoT industriel, en passant par la surveillance des infrastructures civiles et la défense. A suivre donc.