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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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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Tendances et bilan4. Synthèse logique et conception physique
La synthèse logique et la conception physique constituent la partie bas niveau (back-end ) de la conception d’un système par opposition à la conception de haut niveau (front-end ).
La synthèse logique est une étape de conception qui transforme une description RTL en un réseau de portes logiques (figure 12). Cette étape est maintenant réalisée automatiquement à l’aide d’outils de synthèse commerciaux très efficaces.
La conception physique correspond aux étapes ultimes de la conception des circuits intégrés (figure 12). Les résultats représentent l’implémentation pour obtenir le dessin des masques utiles à la fabrication du circuit. Les trois étapes principales sont le placement, le routage et la vérification du dessin physique (layout ). Ces étapes de conception sont automatisées depuis les années 1980.
Les principes de base de la synthèse logique et de la conception physique sont développés dans [8].
4.1 Synthèse logique
La synthèse logique regroupe deux étapes qui sont effectuées séquentiellement : l’optimisation logique et la conversion (ou projection) technologique (technology mapping ).
-
L’optimisation logique est appliquée pour réduire la complexité du modèle RTL. On cherche alors à limiter la redondance des calculs, tout en préservant la fonctionnalité du circuit. On utilise des techniques d’optimisation booléennes telles que l’algorithme de Quine/ MacCluskey développé dans les années 1950 ou d’autres versions améliorées qui réduisent le nombre de littéraux (un littéral est l’apparition d’une variable dans une équation) des équations booléennes, donc le nombre de portes logiques réalisant cette fonction.
Exemplela fonction :
![]()
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Synthèse logique et conception physique
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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