Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article traite des principes généraux mis en œuvre 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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This article deals with the general principles of hardware components used in electronic and computer systems. CMOS technology characteristics and circuit types are presented to highlight the basic trade-offs between speed, area and energy consumption involved in the design of various types of circuit: ASIC, programmable logic circuits, processors and memories. The major features of these types of circuit are presented.
Auteur(s)
-
Daniel ETIEMBLE : Ingénieur INSA Lyon - Professeur émérite 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 décrites pour mettre en évidence les compromis retenus entre vitesse, surface et consommation énergétique lors de la conception des différents types de circuits : circuits ASIC (spécialisés pour une application), circuits logiques programmables, notamment FPGA, 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 incontournables.
Les fondements des mémoires statiques (SRAM) et dynamiques (DRAM) sont présentés, ainsi que les grandes caractéristiques des circuits logiques programmables et leurs évolutions. 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 illustrent 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.
Un tableau de sigles et un tableau des symboles utilisés sont présentés en fin d'article.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
RAM memories | CMOS technologies | CMOS circuits | ASIC | power and energy
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2004 par Daniel ETIEMBLE
- Version archivée 2 de août 2013 par Daniel ETIEMBLE
DOI (Digital Object Identifier)
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Réseaux logiques programmables
En anglais
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 [H 1 002] sont des mémoires intégrées dans la puce du processeur. La méthode de mémorisation distinguera 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 [E 181] et présenté figure 19, 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....
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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, disponible à l'URL http://research.ac.upc.edu/HPCseminar/SEM9900/Pollack1.pdf (1999).
-
(3) - BOHR (M.), MISTRY (K.) - Intel revolutionary 22 nm transistor technology. - http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2032.
-
(4) - GARGINI (P.) - Roadmap : Past, Present and Future. - https://spcc2016.com/wp-content/uploads/2016/04/02-01-Gargini-ITRS-2.0-2.pdf.
-
(5) - ANCEAU (F.), BONNASSIEUX (Y.) - Conception des circuits VLSI du composant au système. - Dunod (2007).
-
(6) - RUSU (S.) et al - A 65-nm dual-core multithreaded Xeon®...
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