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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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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.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2004 par Daniel ETIEMBLE
- Version archivée 2 de août 2013 par Daniel ETIEMBLE
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7. Sigles
ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
Circuit intégré spécialisé pour une application.
CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor)
Technologie métal oxyde semi-conducteur avec transistors n et p
CPLD (Complex Programmable Logic Device)
Réseau logique programmable complexe.
EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
ROM programmable et effaçable
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
ROM programmable effaçable électriquement.
FLASH
Mémoire à semi-conducteurs, non volatile et réinscriptible.
FPGA (Field Programmable Gate Array)
Réseau logique programmable de l’extérieur
ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors)
LUT (Look-Up Table)
Mémoire SRAM implantant une table de vérité dans un FPGA.
MPSoC (Multiprocesseur System on Chip)
Système multiprocesseur sur puce.
RAM (Random Access Memory)
Mémoire à accès aléatoire : statique (SRAM) ou dynamique (DRAM).
ROM (Read Only Memory)
Mémoire à accès uniquement en lecture.
SoC (System on Chip)
Système sur puce.
SPLD (Simple Programmable Logic Device)
Réseau logique programmable simple.
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Sigles
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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