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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.

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par Farida LOUACHENI
Université Saad Dahleb Blida - Ingénieur d'état Informatique  2011
  

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CHAPITRE 1

cD~finitions et rappe(s

1.1. Introduction :

Dans ce chapitre, nous donnerons quelques définitions et rappels qui sont en rapport avec le problème traité. Nous espérons qu'ils aideront le lecteur à mieux cerner le contenu de ce mémoire et la problématique, définie dans ce même chapitre, qui est posée.

1.2. Définitions et rappels :

Par le passé, la conception d'un circuit intégré se faisait à partir du tout début (?from scratch?). Cette méthode de conception appelée dans la terminologie anglosaxonne ?full custom? a pour avantage de produire un circuit sur mesure, c'est-à-dire conformément à la demande du client. Son inconvénient majeur et par ailleurs évident est le temps de conception.

On opta alors pour une autre méthode appelée ?Gate Arrays? ou réseaux prédiffusés qui consiste à concevoir un circuit à partir d'un circuit constitué de composants assurant plusieurs fonctions. Ce circuit est déjà fabriqué et ne reste que la phase de métallisation qui consiste à relier les blocs permettant de réaliser le circuit demandé. Cette méthode est relativement rapide mais l'un de ses inconvénients est que des blocs peuvent exister dans le circuit sans pour autant être utilisés. Ceci a pour conséquence d'augmenter inutilement la surface du circuit et d'induire un coût de silicium (assez cher) supplémentaire.

Les années passant, on conceva plusieurs circuits (additionneurs, multiplieurs, comparateurs, ...) et l'idée vint de les utiliser comme des briques de base pour constituer un circuit plus complexe. On constitua alors des bibliothèques de cellules (?standard cells?) servant à cet effet. Ainsi, on gagna l'avantage des réseaux prédiffusés (?gate arrays?) en matière de rapidité de conception, tout en évitant de gaspiller inutilement du silicium.

Rappelons aussi que pour éviter de constater l'existence d'erreurs à des bas niveaux de conception et de refaire la conception (ce qui est une perte de temps et d'argent), on bascula de la méthodologie de conception ?bottom-up? à la méthodologie ?top-down?. Avec cette dernière, la conception démarre à partir du niveau de conception le plus abstrait (le moins détaillé) et le passage d'un niveau à

celui qui est immédiatement inférieur ne se fait qu'après validation. Ainsi, on augmente la probabilité d'inexistence d'erreurs aux niveaux d'abstraction les plus bas, ceux où l'erreur est très coûteuse.

Les méthodologies et méthodes que nous venons de décrire succinctement concernent les ASICs (?Applied Specific Integrated Circuits?), ou circuits intégrés à applications spécifiques. Notons que les différentes phases de conception d'un ASIC sont menées dans un laboratoire, mais sa fabrication est exclusivement faite dans une fonderie (appelée aussi salle blanche) qui est une centrale technologique très coûteuse où sont menées les différentes phases de fabrication du circuit. Il est possible d'éviter le recours à une fonderie en utilisant des circuits déjà fabriqués. Cependant, à la différence des ?gate arrays?, ceux-ci sont programmables. Il suffit alors de mener les différentes étapes de conception, puis à la fin, de générer un code qui va programmer le FPGA. L'avantage est donc de réaliser toutes les étapes, depuis la conception jusqu'à la réalisation du circuit, au laboratoire seulement. L'autre avantage est qu'un FPGA programmé pour une application donnée peut servir pour une autre application, après sa reprogrammation. Il existe actuellement plusieurs familles de FPGAs dont le choix se fait en fonction de la complexité de l'application. Néanmoins, les FPGAs présentent plusieurs inconvénients par rapport aux ASICs : moins de performance, plus volumineux et ne peuvent donc être utilisés pour certaines applications (montre électronique, carte à puce, puce d'un téléphone, ...). Enfin, leur utilisation à une très grande échelle de production serait plus coûteuse. On n'utilise donc les FPGAs que pour réaliser des prototypes.

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