Affectation de circuits d'une bibliothèque a des unités fonctionnelles d'une partie opérative avec des contraintes de surface, de vitesse et de consommation d'énergie.

2.4.3.3 Consommation due aux fuites de courant

Cette consommation négligeable dans les anciennes technologies pose de plus en plus de problèmes avec le développement technologique. Toujours sans entrer dans les détails électriques, ce type de consommation est en relation étroite avec la tension de seuil d'un transistor _Vth (tension à partir de laquelle le transistor commence à conduire) et la différence de potentiel entre la tension de grille du transistor et son noeud-source _Vgs. Le transistor NMOS (un raisonnement similaire peut être fait pour le transistor PMOS) conduit si Vgs > Vth. Le `0' logique pour le transistor NMOS correspond à Vgs=0. En pratique, ce niveau logique n'est pas exactement nul, mais proche de 0. Or avec les anciennes technologies, la tension de seuil du transistor était assez élevée (relativement aux tensions actuelles).

Ceci assurait toujours Vgs < Vth et donc il n'y'a aucun courant dans le canal du transistor quand celui-ci est bloqué. De nos jours, malheureusement (pour les fuites de courant) et heureusement (pour une commutation rapide des transistors), la tension de seuil du transistor est très faible. De ce fait, même si le transistor est censé être bloqué (`0' logique à sa grille), on peut avoir Vgs > Vth (puisqu'en pratique Vgs n'est pas parfaitement nul et que de l'autre côté _Vth est très faible). Quoique dans les nouvelles technologies ce problème n'entrave pas la bonne fonctionnalité du circuit, il n'en demeure pas moins que cette dissipation indésirable est estimée à 40% de la dissipation totale d'énergie, ce qui est loin d'être négligeable !

Ces types de consommation de puissance étant définis, nous allons voir dans ce qui suit comment estimer la consommation de la puissance engendrée par une combinaison d'instances déjà caractérisées par leurs puissances.

Considérons le pas de contrôle i dans lequel sont ordonnancées les opérations j, k et l. Si ces opérations sont soumises à la même condition de contrôle, elles seront alors parallèlement exécutées. La figure 2.3 indique la description structurelle de ces trois unités fonctionnelles, des registres et des interconnexions qu'elles utilisent pour le traitement simultané des trois opérations.

X X X X X X X X

X

X

X

X

Rs

UFj

Rt

Ru

UFk

Rv

Rw

UFl

Ry

X: Interrupteur autorisant ou interdisant un transfert d'une donnée

Figure 2.3 Description structurelle partielle d'une partie opérative

Du fait que les trois unités fonctionnelles sont déconnectées les unes des autres et qu'elles opèrent uniquement avec leurs propres registres et interconnexions, la dissipation de l'énergie à un cycle i est alors simplement :

Ni

E i = e ij (2.8)

j 1

Ni est le nombre total d'opérations exécutées simultanément durant le i^ème cycle ; eij est l'énergie dissipée par la j^ème opération ordonnancée dans le cycle i. Du fait que ces opérations sont effectuées grâce aux instances sélectionnées à partir de la bibliothèque, donc déjà caractérisées par leurs dissipations d'énergie, _eij est donc totalement définie, et la dissipation d'énergie en un cycle donné s'obtient simplement en utilisant l'équation (2.8).

L'obtention de l'énergie totale dissipée par la combinaison d'instances sélectionnée s'obtiendra, elle aussi, simplement par l'équation suivante :

Nb cycles

(2.9)

_

Ecomb = E i

i = 1

Enfin, la puissance totale consommée par la combinaison est :

P = E comb (2.10)

comb Tcomb

Tcomb est tel que défini par l'équation (2.5).

NOTE :

Nous voudrions juste souligner que les équations (2.9) et (2.10) n'auraient pas été valables si ces unités fonctionnelles (caractérisées par leurs consommations d'énergie) étaient conjointement utilisées pour produire un résultat (c'est-à-dire que le chemin des données depuis les entrées jusqu'aux sorties traverse ces unités). Il aurait alors fallu déterminer de nouveau cette dissipation en tenant compte de l'ensemble de ces unités.