Bibliographie & annexes
Présentation
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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Lire l’articleAuteur(s)
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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
VERSIONS
- Version courante de nov. 2018 par Frédéric ROUSSEAU, Olivier MULLER
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Conception système1. Méthodes et modèles pour la conception
Les vingt dernières années ont vu l’état des outils d’aide à la conception de circuits intégrés évoluer de façon significative. L’idée principale est d’augmenter le niveau d’abstraction lors de la conception et de laisser des outils automatiques traiter les étapes liées aux plus bas niveaux, souvent très fastidieuses et répétitives.
Quelques termes utilisés de façon courante par les concepteurs de systèmes intégrés.
ASIC (Application Specific Integrated Circuit ) : circuit intégré spécifique pour une application.
CAD (Computer Aided Design ) : équivalent à CAO.
CAO : Conception Assistée par Ordinateur.
Comportementale : description d’un système par un ensemble d’échanges d’informations (par opposition à une description structurelle).
FPGA (Field Programmable Gate Array ) : circuit composé d’un ensemble de cellules ou blocs électroniques dont les interconnexions sont programmables.
Placement : définition de la position des cellules et blocs à la surface d’une puce.
Routage : définition des interconnexions à l’intérieur d’une puce.
SoC (System on Chip) : système monopuce.
Structurelle : description d’un système par un ensemble d’interconnexions entre les composants (par opposition à une description comportementale).
VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language ) : langage de description de matériel.
Verilog : langage de description de matériel.
VLSI (Very Large Scale Integration ) : circuit ou système intégré contenant au minimum quelques millions de transistors.
1.1 Évolution : de l’ASIC au système multiprocesseur monopuce
La conception de circuits intégrés de plusieurs millions de transistors ne peut s’envisager qu’avec des outils logiciels d’aide à la conception (outils de CAO), alors que les premiers circuits intégrés au début des années 1970 pouvaient être dessinés à la main. Les circuits intégrés développés pour une application spécifique sont appelés ASIC. L’augmentation de leur complexité, atteignant le million de transistors...
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Méthodes et modèles pour la conception
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AIRIAU (R.), BERGE (J.M.), OLIVE (V.), ROUILLARD (J.) - VHDL : langage, modélisation, synthèse. - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (1998).
-
(2) - DE MICHELI (G.) - Synthesis and Optimization of digital Circuits. - Graw Hill (1994).
-
(3) - GAJSKI (D.) - High Level Synthesis : Introduction to Chip and System Design. - Kluwer Academic Publishers (1992).
-
(4) - GAJSKI (D.D.), VAHID (F.) - Specification and Design of Embedded Hardware-Software Systems. - IEEE Design & Test of Computers, p. 53-67, printemps (1995).
-
(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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