arch

En électronique industrielle et en informatique, une « arch » est l'abréviation de l'architecture de jeu d'instructions (ISA) d'un processeur ou d'un microcontrôleur. Elle définit le contrat fondamental entre le matériel et le logiciel: les commandes spécifiques qu'un CPU peut exécuter, la façon dont les données se déplacent entre les registres et la mémoire, le fonctionnement des branchements conditionnels, et l'encodage binaire de chaque instruction. Sans connaître l'« arch », il est impossible d'écrire du code fonctionnel pour une puce donnée.

Les « archs » industrielles courantes incluent x86 (processeurs Intel et AMD), ARM (dominant dans les systèmes embarqués et mobiles), MIPS (contrôleurs industriels hérités) et RISC-V (norme ouverte émergente). Chacune définit un jeu d'instructions différent. Un ARM Cortex-M4 ne peut pas exécuter de code x86, même si les deux puces ont des vitesses d'horloge et une mémoire identiques. L'« arch » est le langage que le matériel parle.

Le choix de l'« arch » a des répercussions sur l'ensemble d'un produit. Il détermine les compilateurs utilisables, les systèmes d'exploitation temps réel disponibles, les outils de débogage existants et les bibliothèques qui ont été portées. Dans les environnements industriels, la sélection de l'« arch » fige souvent l'écosystème logiciel pour des années. Passer d'ARM à MIPS dans un système de contrôle signifie recompiler le code, revalider la logique et potentiellement réécrire des sections qui dépendent d'optimisations spécifiques à l'« arch ».

Les « archs » sont disponibles en différentes largeurs de mots: 8 bits, 16 bits, 32 bits et 64 bits se réfèrent à la taille native des registres et à la largeur typique de l'adresse mémoire. Une « arch » 32 bits peut adresser beaucoup plus de mémoire qu'une 8 bits, mais nécessite plus de transistors et de puissance. Les équipements industriels utilisent souvent des cœurs ARM 32 bits pour les tâches en temps réel où le x86 serait excessif.

Quand quelqu'un dit qu'un système fonctionne sur une certaine « arch », il ne précise pas seulement la famille de processeurs, mais aussi la version du jeu d'instructions. ARM a évolué d'ARMv6 à ARMv8 et au-delà; chaque génération ajoute des instructions et modifie parfois les modèles de mémoire. Un firmware conçu pour ARMv7 peut ne pas exploiter les fonctionnalités d'ARMv8, comme le support 64 bits, mais il fonctionnera généralement toujours sur le matériel ARMv8 (la rétrocompatibilité est typique, bien que non garantie).