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RÉSUMÉ
Cet article traite des principes généraux mis en oeuvre dans la réalisation des opérateurs logiques matériels utilisés dans les systèmes électroniques et informatiques. Les caractéristiques de la technologie et des types de circuiterie CMOS sont présentées pour mettre en évidence les compromis vitesse/ surface/ consommation énergétique qui interviennent dans la conception des différents types de circuits : ASIC, circuits logiques programmables, processeurs et mémoires. Les fondements de la réalisation de ces différents types de circuits sont présentés.
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Daniel ETIEMBLE : Ingénieur INSA Lyon - Professeur à l'université Paris Sud (Orsay, France)
INTRODUCTION
L'objectif de cet article est de présenter les grands principes de réalisation des opérateurs logiques matériels, combinatoires et séquentiels, utilisés pour la réalisation des systèmes électroniques et informatiques. Les caractéristiques essentielles de la technologie CMOS et des circuiteries statiques et dynamiques sont présentées pour mettre en évidence les compromis entre vitesse, surface et consommation énergétique qui interviennent dans la conception des différents types de circuits : circuits ASIC (spécialisés pour une application), circuits logiques programmables, notamment FPGA et microprocesseurs et mémoires.
Si la densité d'intégration continue de croître de manière exponentielle selon la loi de Moore, les problèmes énergétiques (puissance dissipée et consommation pour les systèmes sur batterie) deviennent maintenant incontournables.
Les fondements des mémoires statiques (SRAM) et dynamiques (DRAM) sont présentés. Les grandes caractéristiques des circuits logiques programmables et leurs évolutions sont présentées en montrant comment les plus populaires, les FPGA, permettent maintenant de réaliser des systèmes sur puce complets intégrant des processeurs, des mémoires et des circuits d'interface spécialisés. Pour les circuits ASIC, des exemples montrent comment les problèmes d'optimisation liés à la nécessité de réduire la puissance dissipée et la consommation énergétique interviennent à différents niveaux pour prendre en compte les caractéristiques des dernières générations de technologie CMOS.
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2004 par Daniel ETIEMBLE
- Version courante de mai 2017 par Daniel ETIEMBLE
DOI (Digital Object Identifier)
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3. Mémoires RAM
Les mémoires peuvent apparaître comme des composants individuels (boîtiers) utilisés pour constituer les mémoires des ordinateurs, ou être une partie d'autres composants. Par exemple, les bancs de registres des processeurs, les caches L1 et L2 des microprocesseurs (voir [H1002]) sont des mémoires intégrées dans la puce du processeur. La méthode de mémorisation va distinguer les différents types de mémoire, qu'elles constituent un composant propre ou soient intégrées dans d'autres composants.
3.1 Logique statique et logique dynamique
Le point mémoire est l'élément de base, capable de mémoriser un bit. Il y a deux approches possibles.
L'approche statique est fondée sur l'utilisation de portes logiques pour conserver un état possible parmi deux. Le bistable défini dans l'article [E181] et présenté dans la figure 18 est l'élément fondamental. Compte tenu de la fonction logique de l'inverseur, les deux sorties sont complémentaires et deux états sont possibles : Q = 0 ou Q = 1, sans possibilité de modification. La mémorisation est permanente. Pratiquement, la seule contrainte est que les circuits électriques réalisant le bistable soient alimentés.
L'approche dynamique est fondée sur un principe de fonctionnement électrique, que l'on peut qualifier d'analogique par rapport au principe de la première approche, fondé sur la logique booléenne. Une certaine quantité de charges électriques est stockée dans un condensateur pour mémoriser un état donné, l'absence de charges correspondant à l'autre état. Comme le condensateur, par nature imparfait, ne peut conserver éternellement...
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Mémoires RAM
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BORKAR (S.) - Design challenges of technology scaling, - IEEE Micro, July-August 1999.
-
(2) - POLLACK (F. J.) - New microarchitecture challenges in the coming generations of CMOS process technologies, - MICRO 1999, disponible à l'URL http://research.ac.upc.edu/HPCseminar/SEM9900/Pollack1.pdf.
-
(3) - BOHR (M.), MISTRY (K.) - Intel revolutionary 22 nm transitor technology, - http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2032.
-
(4) - * - ITRS, (International Technology Roadmap for Semiconductors), http://www.itrs.net/
-
(5) - ANCEAU (F.), BONNASSIEUX (Y.) - Conception des circuits VLSI du composant au système, - Dunod (2007).
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(6) - CURRAN (B.) et al. - Power-constrained high-frequency circuits for the IBM POWER6 microprocessor, - IBM. J. Res&Dev, vol 51, no 6, November...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Conception des systèmes VLSI,
-
Évolution de l'architecture des ordinateurs
-
Hiérarchies mémoire : les caches,
-
Mémoires à semi-conducteurs – Composants et organisation,...
ANNEXES
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