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Le chaos gouverne-t-il les ordinateurs ?

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L'on pourrait penser que les puces complexes qui régissent les ordinateurs modernes se comportent de manière précise et prédéterminée. Pour les membres du groupe ALCHEMY, dépendant de l'Institut national de recherche en informatique et en automatique (INRIA, France), elles se comportent de manière chaotique et imprévisible, à l'instar des conditions météorologiques.

Le chaos gouverne-t-il les ordinateurs ?

Les architectures des microprocesseurs modernes font appel à un nombre impressionnant de transistors : un microprocesseur Intel Pentium 4 usuel possède 42 millions de transistors, tandis que l'Itanium 2, plus moderne, n'en comporte pas moins de 410 millions. Ces unités interagissent selon des règles intriquées et "leur performance peut fortement varier et s'avérer difficile à prévoir", déclare Hugues Berry, membre de l'équipe de recherche. Selon les conclusions de l'étude, seule la théorie du chaos peut expliquer ce comportement imprévisible.

Au cours de leurs recherches, les trois membres de l'équipe ont analysé les performances de microprocesseurs modernes en faisant tourner séparément les mêmes programmes standard de multiples fois sur un simulateur du type de ceux utilisés par les ingénieurs pour concevoir et tester les microprocesseurs.

Mesurant le temps nécessité par le processeur pour réaliser la tâche, ils ont découvert que le temps d'exécution des programmes variait fortement d'un essai à l'autre.

L'équipe ALCHEMY a noté que la performance de ces microprocesseurs lors de l'exécution de certains programmes présentait des variations non répétitives défiant l'analyse traditionnelle, mais qui sont décrites avec succès par ce que l'on appelle l'analyse "du chaos déterministe".

De tels comportements complexes sont observés dans de nombreux autres systèmes, allant de la physique et de la biologie aux sciences sociales. La météorologie constitue un exemple édifiant de ce comportement : même si nous pouvons décrire précisément et mathématiquement les facteurs influençant le temps, il est toutefois impossible de le prédire avec exactitude sur de longues périodes. Des changements infimes des données initiales, telles que température, vitesse du vent ou pression, peuvent causer, plus tard, d'énormes variations.

Pour revenir aux microprocesseurs complexes, cela signifie que le cours précis d'un calcul informatique, y compris sa durée, est tributaire de l'état du processeur au moment où le calcul a démarré.

Il s'agit de ce que l'on appelle "effet papillon", ou plus techniquement "dépendance sensible aux conditions initiales" - l'essence du chaos. Et c'est ce phénomène qui, selon les conclusions du groupe ALCHEMY, est responsable du changement erratique dans la vitesse d'exécution de certains programmes.

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