Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les progrès dans le domaine de la technologie des circuits intégrés associés au développement d’outils automatiques d’aide à la conception ont permis l’émergence de systèmes capables de contenir sur un seul circuit plusieurs dizaines de milliards de transistors (VLSI). Cet article présente l’ensemble des étapes de conception de ces circuits numériques (modèles, langages) et les étapes automatisées de synthèses comportementale, logique et physique. Il aborde aussi la conception de systèmes sur des architectures multiprocesseurs et les perspectives d’évolution de ces systèmes intégrés.
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The advancement of computer-aided design tools and microelectronic technology in the last decades has facilitated the emergence of integrated systems composed of tens of billions of transistors (VLSI). This article describes the different steps in digital system design: models, languages, and automated behavioral, logic and physical synthesis steps. The reader will also find some information on the design of multiprocessor architecture and the perspectives for these integrated systems.
Auteur(s)
-
Frédéric ROUSSEAU : Maître de conférences des universités - Université Joseph Fourier - Grenoble - Chercheur au laboratoire TIMA - SLS
INTRODUCTION
Les progrès réalisés dans le domaine de la technologie des circuits intégrés ont permis de réduire de façon spectaculaire la taille des dispositifs. Ces technologies submicroniques permettent d’intégrer sur un même circuit plusieurs millions de transistors. Dans le même temps, les outils automatiques d’aide à la conception ont évolué et rendent possible l’intégration de ces millions de transistors sur un seul circuit. Mais la complexité des applications (notamment multimédia) est telle qu’elle entraîne une augmentation considérable de la durée de développement. Dans ce contexte, les outils et les méthodes de conception conventionnels de circuits intégrés ne sont plus adaptés et la recherche de nouvelles méthodes de conception conduit à la conception de systèmes, réalisés avec des composants logiciels (machines programmables, microprocesseurs...) et des composants matériels (circuits intégrés spécifiques...).
Ces nouvelles méthodes s’appuient sur des techniques et des outils largement utilisés en conception de circuits, et proposent aux concepteurs de systèmes de se focaliser sur des choix d’architecture et de technologie. Les étapes finales de conception sont alors faites par des outils automatiques.
Ce présent article fait le point sur les méthodes et les techniques de conception de systèmes et circuits numériques, depuis la spécification du système jusqu’à l’obtention des masques permettant de réaliser physiquement le circuit.
La première partie de cet article présente les méthodes, les modèles et les langages utilisés dans les différentes étapes de conception de systèmes. Un flot classique de conception est ensuite présenté. Certaines étapes de la conception de systèmes intégrés, notamment la synthèse comportementale, puis la synthèse logique et physique, sont détaillées. La dernière partie est consacrée à l’évolution des systèmes intégrés, d’abord en présentant les systèmes monopuces, puis en donnant quelques perspectives des réseaux sur puce.
Enfin, cet article fournit des références permettant au lecteur souhaitant approfondir certains domaines de se reporter à d’autres ouvrages et articles plus spécialisés.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
multiprocessor systems | integrated circuits | circuit design
VERSIONS
- Version courante de nov. 2018 par Frédéric ROUSSEAU, Olivier MULLER
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Synthèse comportementale2. Conception système
2.1 Intérêt
Pendant de nombreuses années, les chercheurs et les industriels se sont focalisés sur les problèmes de conception et de représentation aux niveaux physique, circuit et logique des éléments de base des circuits intégrés (transistors, portes logiques) qui constituent les plus bas niveaux d’abstraction. Les outils informatiques d’aide à la conception se sont développés conjointement (simulateurs logiques, outils de synthèse) et font maintenant partie intégrante du processus de conception de circuits.
Mais les applications sont devenues très complexes et les contraintes économiques sont telles que le temps de mise sur le marché est de plus en plus court. Les chercheurs et les industriels travaillent maintenant sur des niveaux d’abstraction plus élevés. La conception de telles applications à un niveau d’abstraction élevé permet de s’affranchir des détails de réalisation, en ne conservant que des informations sur le codage du comportement. À un tel niveau d’abstraction, le concepteur peut traiter des applications plus complexes, et choisir la technologie qui réalise le mieux chacune des parties du système tout en respectant les contraintes sans se préoccuper de la description explicite du niveau physique des ressources utilisées. La conception est ainsi plus rapide, et la partie bas niveau est réalisée par des outils automatiques.
Une solution pour diminuer le temps de conception des systèmes consiste à développer un logiciel pour des machines programmables existantes (processeur par exemple) assez général pour convenir à plusieurs applications. Comparativement, la conception d’un ASIC est généralement plus longue que la production de logiciel (code de programmation) et également beaucoup moins souple en cas de modification. Pour obtenir des performances satisfaisantes, un effort de conception sur la qualité du code est nécessaire. Mais il existe aussi des solutions intermédiaires telles que les composants matériels programmables (FPGA).
Cependant, les performances (notamment temporelles) des machines programmables sont moindres que celles fournies par une approche uniquement composée de composants matériels spécifiques. Aussi, pour concevoir un système d’un coût raisonnable tout en respectant les performances imposées, les concepteurs s’orientent vers une approche mixte. Une partie est réalisée avec des machines programmables (partie logicielle), l’autre partie étant réalisée avec du matériel spécifique...
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Conception système
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AIRIAU (R.), BERGE (J.M.), OLIVE (V.), ROUILLARD (J.) - VHDL : langage, modélisation, synthèse. - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (1998).
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(2) - DE MICHELI (G.) - Synthesis and Optimization of digital Circuits. - Graw Hill (1994).
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(3) - GAJSKI (D.) - High Level Synthesis : Introduction to Chip and System Design. - Kluwer Academic Publishers (1992).
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(4) - GAJSKI (D.D.), VAHID (F.) - Specification and Design of Embedded Hardware-Software Systems. - IEEE Design & Test of Computers, p. 53-67, printemps (1995).
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(5) - GAJSKI (D.D.), ZHU (J.), ZOMER (R.), GERSTLAUER (A.), ZHAO (S.) - SpecC Specification Language and Methodology. - Kluwer Academic Publishers (1997).
-
(6) - JERRAYA (A.A.) - Behavioral Synthesis and Component reuse with VHDL. - Kluwer Academic Publishers (1997).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
SystemC Design Language http://www.systemc.org/
Laboratoire TIMA http://tima.imag.fr/
Design Automation Conference http://www.dac.com/
Design Automation & Test in Europe http://www.date-conference.com/
International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) http://public.itrs.net/
Vendeurs d’outils de CAO : Synopsys http://www.synopsys.com/
Cadence http://www.cadence.com/
HAUT DE PAGE2 Thèses récentes (concernant le paragraphe 5.1)
* - http://corail.sudoc.abes.fr
GHARSALLI (F.) - Conception des interfaces logiciel-matériel pour l’intégration des mémoires globales dans les systèmes monopuces. - Thèse de doctorat d’informatique, INPG, soutenue le 1er juillet 2003.
BAGHDADI (A.) - Exploration et conception systématique d’architectures multiprocesseurs monopuces dédiées à des applications spécifiques. - Thèse de doctorat de microélectronique, INPG, soutenue le 14 mai 2002.
* - Un exemple de système intégré monopuce est montré figure .
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