Conception de circuits numériques et architecture des ordinateurs

Transcription

1 Conception de circuits numériques et architecture des ordinateurs Frédéric Pétrot Année universitaire

2 Organisation du module Matière nouvelle et peu formelle ( la prépa), mais rien d'insurmontable Pas de cours magistral en présentiel Cours d'amphis (enregistrés l'année passée et mis à jour si le temps le permet) à visionner avant d'aller au TD Trou de 1h30/semaine dans l'emploi du temps pour suivre le cours et répondre aux qcms sur Chamilo Oce hours prévues pour répondre aux questions (voir dans ADE) Pas de rappel de cours en TD prenez le temps de visionner le cours et répondre aux qcms Monitoring des réponses aux qcms : soyez responsables s.v.p. 2 / 12

3 Vos enseignants Sont des enseignants chercheurs (statut du supérieur en France) non présents 100% du temps à l'ensimag! En général disponibles pour répondre à vos questions courtes à la n du cours Après le stage de rentrée : Claire Maiza, TD G4 et G7, Bâtiment PILSI (campus est) Florence Maraninchi, TD G3, Bâtiment PILSI (campus est) Olivier Muller, TD G2 et G8, Site Viallet (centre ville) Frédéric Pétrot, CM et G1, Site Viallet (centre ville) Sébastien Viardot, TD G5 et G6, Ensimag Joignable sur prenom.nom@imag.fr 3 / 12

4 Informatique : programmes s'exécutant sur des ordinateurs Ordinateurs construits à partir de composants électroniques faisant du calcul en base deux eux-mêmes construits à partir de transistors ayant un comportement d'interrupteur eux-mêmes fabriqué à partir de silicium une industrie construite sur du sable,... c.f. CIRCUITS_INTEGRES.htm 4 / 12

5 Transistors MOS Schémas et masques utilisés pour la conception : PMOS S G D NMOS D G S G=1 G=0 S D D S G=0 G=1 S D D S 5 / 12

6 Comportement électrique Un transistor n'est hélas pas un interrupteur parfait! Au second ordre : C in : capacité de grille, D R in : résistance d'entrée G C in R on S R on : résistance transistor fermé R off : résistance ouvert causes de la non-instantanéité des transitions Charge d'une capacité à travers une résistance : V out = V dd (1 e t RC ) Décharge d'une capacité à travers une résistance : V out = V dd (e t RC ) 6 / 12

7 CMOS : Complementary Metal Oxyde Semiconductor Pourquoi le CMOS : transistors de dimensions très petites, cellule mémoire à 6 transistors 0.06 µm 2 largeur minimal industrialisée en 2014 de 14 nm, rayon atomique atome Si est 0.11 nm! industrialisation du 10 nm prévue pour n 2016 (retardée) rendement de fabrication très élevé évaluation de fonction simples en secondes consommation joules / transition nous permet de raisonner avec des zillions de 0 et de 1 CMOS : technologie numérique hyper-hégémonique 7 / 12

8 Loi de Moore : une prophétie auto-réalisatrice Le nombre de transistors intégrés sur une puce double tous les 18 mois, Gordon Moore, Intel, / 12

9 Loi de Moore : une prophétie auto-réalisatrice Le nombre de transistors intégrés sur une puce double tous les 18 mois, Gordon Moore, Intel, / 12

10 Conception de circuits numériques et architecture des ordinateurs Utilité et intérêt 9 / 12

11 Ex : iphone Le produit : 10 / 12

12 Ex : iphone La carte électronique : 10 / 12

13 Ex : iphone L'architecture système : 10 / 12

14 Ex : iphone Le processeur et ses périphériques intégrés : 10 / 12

15 Ex : iphone Le silicium du circuit de calcul : (1 milliard de transistors sur le 5s) 10 / 12

16 Conception de circuits numériques et architecture des ordinateurs Ex : Processeur de PC Intel Nehalem à 8 c urs par circuit intégré : 2,300,000,000 transistors 11 / 12

17 Intermède organisationnel Liens CM/TD/TP CM : pas de prérequis, présentation des concepts, exemples illustratifs simples ; TD : CM + QCMS prérequis, exercices de préparation, exercices, exercices pour aller plus loin ; TP : CM+TD+préparation TP prérequis, utilisation d'outils de CAO, conception eective de matériel 12 / 12