Le Langage VHDL. Plan. Les Composants Reprogrammables. Chapitre 3. Introduction SPLD CPLD FPGA Conclusion



Documents pareils
DOCUMENT PROTEGE PAR UN DROIT DE COPIE. CPLD ou FPGA Critères de choix. page 1

On distingue deux grandes catégories de mémoires : mémoire centrale (appelée également mémoire interne)

Introduction à l architecture des ordinateurs. Adrien Lebre Décembre 2007

ELP 304 : Électronique Numérique. Cours 1 Introduction

Conception de circuits numériques et architecture des ordinateurs

Chapitre 4 : Les mémoires

QUESTION 1 {2 points}

Electronique Numérique

THÈSE DEVANT L UNIVERSITÉ DE RENNES 1

Quoi de neuf en LabVIEW FPGA 2010?

Hiérarchie matériel dans le monde informatique. Architecture d ordinateur : introduction. Hiérarchie matériel dans le monde informatique

MAC-TC: programmation d un plate forme DSP-FPGA

Débuter avec PsoC ou PsoC niveau 0

Chapitre 1 : Introduction aux méthodologies de conception et de vérification pour SE

ADÉQUATION ALGORITHME-ARCHITECTURE APPLIQUÉE AUX CIRCUITS RECONFIGURABLES

Notions d IPMI et retour. Ecole d électronique numérique Fréjus 28 novembre 2012 Nicolas LETENDRE

IFT1215 Introduction aux systèmes informatiques

Organisation des Ordinateurs

Informatique Industrielle Année Architecture des ordinateurs Note de cours T.Dumartin

Les systèmes embarqués Introduction. Richard Grisel Professeur des Universités Université de Rouen Nacer Abouchi Professeur ESCPE Lyon

Conférence sur les microcontroleurs.

La conversion de données : Convertisseur Analogique Numérique (CAN) Convertisseur Numérique Analogique (CNA)

GPA770 Microélectronique appliquée Exercices série A

Séminaire RGE REIMS 17 février 2011

1. PRESENTATION DU PROJET

Conception de Systèmes de Communications Numériques

Conception et Intégration de Systèmes Critiques

Leçon 1 : Les principaux composants d un ordinateur

La carte à puce. Jean-Philippe Babau

École Nationale d Ingénieurs de Sfax. Cycle de Formation doctorale dans la discipline Ingénierie des Systèmes Informatiques

2015 // des formations. programme. Retrouvez toutes ces informations sur enseirb-matmeca.bordeaux-inp.fr

TD Architecture des ordinateurs. Jean-Luc Dekeyser

Projet audio. Analyse des Signaux ELE2700

CARTES A PUCE. Pascal Urien - Cours cartes à puce /06/10 Page 1

MICROCONTROLEURS PIC PROGRAMMATION EN C. V. Chollet - cours-pic-13b - 09/12/2012 Page 1 sur 44

SIN-FPGA DESCRIPTION PAR SCHEMA

Structure et Technologie des Ordinateurs A. Oumnad

ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL. Département de Génie Électrique. La technologie de TEXAS INSTRUMENTS DSP pour le cours Analyse des Signaux ELE2700

Chapitre II-2 : Conception SoPC (Altera)

Quoi de neuf en contrôle/commande et systèmes embarqués (RIO, WSN...)?

Conception Systèmes numériques VHDL et synthèse automatique des circuits

Mise en place d une plateforme de télécommande des équipements électrique à distance «Smart House»

Éléments d'architecture des ordinateurs

Cours 7 : Programmation d une chaîne d acquisition

Alcatel OmniPCX Enterprise TSC-IP V1 (4098RE)

Potentiels de la technologie FPGA dans la conception des systèmes. Avantages des FPGAs pour la conception de systèmes optimisés

212 Erreur accès anti- Echo. 214 Erreur démarrage vérif DSP. 215 Erreur accès trame IC. 216 Erreur DSP carte MSG. 217 Erreur données Carte MSG

Concevoir son microprocesseur

PIC : COURS ASSEMBLEUR

CONVERTISSEURS NA ET AN

FONCTION COMPTAGE BINAIRE ET DIVISION DE FRÉQUENCE

ASR1 TD7 : Un microprocesseur RISC 16 bits

Microprocesseurs spatiaux Contraintes et perspectives

Equipement. électronique

RÉALISATION ET MISE AU POINT D UN SYSTÈME DE TÉLÉSURVEILLANCE VIDÉO

Une histoire de la microélectronique

Architecture des ordinateurs

Logique séquentielle

INSTITUT POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE

Fiche technique CPU 315SN/PN (315-4PN33)

Carte Relais GSM (Manuel Utilisateur)

Licence Professionnelle Réseaux & Télécommunications Spécialité ISTI

4. Utilisation d un SGBD : le langage SQL. 5. Normalisation

Conception Systèmes numériques VHDL et synthèse automatique des circuits

Manipulations du laboratoire

TP Modulation Démodulation BPSK

2.1 Le point mémoire statique Le point mémoire statique est fondé sur le bistable, dessiné de manière différente en Figure 1.

Introduction. Multi Média sur les Réseaux MMIP. Ver

Fiche technique CPU 314SC/DPM (314-6CG13)

Systèmes et traitement parallèles

Logique binaire. Aujourd'hui, l'algèbre de Boole trouve de nombreuses applications en informatique et dans la conception des circuits électroniques.

PIC 16F84. Philippe Hoppenot

Application Delivery à la demande

UFR de Mathématiques et Informatique Année 2009/2010. Réseaux Locaux TP 04 : ICMP, ARP, IP

Étude des Corrélations entre Paramètres Statiques et Dynamiques des Convertisseurs Analogique-Numérique en vue d optimiser leur Flot de Test

Le transistor bipolaire

PROGRAMMATION D'UN MICROCONTRÔLEUR

RESEAUX MISE EN ŒUVRE

11 Février 2014 Paris nidays.fr. france.ni.com

Services OSI. if G.Beuchot. Services Application Services Présentation - Session Services Transport - Réseaux - Liaison de Données - Physique

IV- Comment fonctionne un ordinateur?

Une méthode de conception de systèmes sur puce

Structure et fonctionnement d'un ordinateur : hardware

Thème 3 Conception et vérification d architectures de systèmes sur puce

Logiciels DSPiy. DSPiyStudio logiciels et format des fichiers. incomplet

ARCHITECTURE CONSTITUTION D'UN API

Prototypage électronique

Métriques de performance pour les algorithmes et programmes parallèles

Programmation C. Apprendre à développer des programmes simples dans le langage C

La technologie Java Card TM

KL5121. Pour activer des sorties en fonction de la position d'un codeur

ARCHITECTURE ET FONCTIONNEMENT

EGCU MYRIADE Retour d expérience

Serveur Lynx CALLEO Application 2240 Fiches Technique

Sur un ordinateur portable ou un All-in-One tactile, la plupart des éléments mentionnés précédemment sont regroupés. 10) 11)

CHAPITRE 4 LA MÉMOIRE DE L'ORDINATEUR

CATALOGUE N 18 ANNEE 2013

BCI - TPSP - Processeurs et Architectures Numériques

T. BLOTIN Lycée Paul-Eluard SAINT-DENIS

UNIVERSITE HASSAN II DE CASABLANCA. FACULTE DES SCIENCES & TECHNIQUES MOHAMMEDIA Département Génie Electrique

Transcription:

Le Langage VHDL Chapitre 3 Les Composants Reprogrammables Plan Introduction SPLD CPLD FPGA Conclusion 2 1

Introduction Objectifs Nous allons succinctement étudier les principales architectures et technologies des composants reprogrammables suivants SPLD Simple Programmable Logic Device CPLD Complex Programmable Logic Device FPGA Field Programmable Gate Array Connaître les spécificités de ces composants afin de définir des critères de choix 3 Introduction Pourquoi utiliser la logique reprogrammable? Dans les années 70 sont apparus les familles de circuits intégrés TTL 74 et CMOS 4000 pour la conception de systèmes numériques Composants discrets de faible complexité (SSI: Small Square Integration) ou moyenne (MSI : Medium ) Ancien flot de conception Spécifications / table de vérité / expression booléenne / implémentation (suivant composants disponibles, coût et performances) 4 2

Introduction 5 Plan Introduction SPLD CPLD FPGA Conclusion 6 3

SPLD 1979 7 SPLD ET OU ET OU ET OU Entrées Sorties Entrées Sorties Entrées Sorties ROM PLA PAL / GAL (reprogrammable) Programmation figée 8 4

SPLD Architecture des CPLD - PROM 9 SPLD Architecture des CPLD - PLA 10 5

SPLD Architecture des CPLD PAL/GAL 11 SPLD Architectures des SPLD PAL PAL Programmable Array Logic Tableaux de portes AND programmables et OR fixes Fusible, EPROM, EEPROM, FLASH I1./I2+I1./I2 12 6

SPLD 16L8 16 entrées (vers 8*8=64 NAND) et 8 sorties (8 OR fixes) 10 entrées primaires 6 entrées proviennent des sorties (I/O) 7 termes produits 1 ET pour inverseur trois états entrée primaire Extrait d une (des 8) ligne du PAL 16L8 Entrée/sortie 13 SPLD 16R8 R indique la présence de registres Possibilité d implanter des fonctions séquentielles (machine d'états, compteur ) NAND à 16 entrées possibles et 8 sorties avec registres (16R4: 4 sorties avec registre et 4 sorties combinatoires) Une seule horloge et un seul enable Rebouclage permettant de générer des fonctions combinatoires d'un état 14 7

Plan Introduction SPLD CPLD FPGA Conclusion 15 CPLD 16 8

CPLD Complex Programmable Logic Device Un CPLD contient plusieurs blocs logiques du type 22V10 (22 entrées / 10 sorties) Les blocs communiquent par l intermédiaire d interconnexions programmables 17 CPLD I/O I/O I/O Architecture PLD PLD PLD PLD PLD INTERCONNECT PLD PLD PLD PLD PLD I/O I/O I/O Interconnexion programmable 1 PLD contient plusieurs macrocellules XCR3064XL Xilinx : 64 macrocellules 1500 portes 64 bascules Macrocellule + Tableau de ET programmable et OU fixe 18 9

CPLD Les technologies EPROM, EEPROM et FLASH sont utilisées pour établir les connections Capture des e - => Transistor jamais conducteurs EPROM : Programmable électriquement et effaçable par UV 19 Plan Introduction SPLD CPLD FPGA Conclusion 20 10

FPGA Field Programmable Gate Array Tableau de blocs logiques programmables interconnectés entre eux (et vers les entrées/sorties) par des canaux de routage IOB IOB IOB IOB IOB IOB IOB IOB IOB Cellule élémentaire plus fine que dans un CPLD 21 FPGA Cellules d entrée / sortie configurables Cellules logiques configurables Interconnexions configurables Deux couches symboliques : 1 opérative + 1 configuration Cellules mémoires de configuration 22 11

FPGA Architecture Xlinx Chaque fabriquant de FPGA a sa propre terminologie pour décrire ses circuits Chez Xilinx Élément de base : Logic Cell Slice = 2 Logic Cell Configurable Logic Bloc = 2 ou 4 Slices Logic Cell 23 FPGA Architecture Altera Bloc élémentaire : Logic Element (LE) Le LE est très similaire au LC de Xilinx Le ALM (Adaptative Logic Module) correspond au Slice de chez Xilinx Le ALM correspond à 2 LE Le LAB (Logic Array Bloc) correspond au de chez Xilinx LAB = 4 ALM 24 12

FPGA LUT Look-Up Table Une mémoire de taille 2 n peut implanter n importe quelle fonction d au plus n variables A B C S S= 25 FPGA Deux principales technologies existent Anti-Fusible (Actel, Cypress, Quicklogic, Xilinx ) SRAM (Altera, Lucent Technologies, Atmel, Xilinx ). C est la «technologie majeure». De ces technologies dépendent l architecture du routage et des blocs logiques 26 13

FPGA 27 FPGA Anti-Fusible Simplement un via (initialement isolant) qui, lors de la programmation (avec une «sur»-tension de 10 à 12V) devient conducteur, créant ainsi un contact entre deux lignes Un anti-fusible est de la taille d un via! (auquel il faut ajouter un transistor et une logique d adressage pour la programmation) Grande densité d intégration des éléments programmables Mais une fois programmés, ils ne sont pas reprogrammables! 28 14

100 nm Vue transversale fusible ViaLink de Quicklogic (avant et après programmation) 29 FPGA Technologie SRAM Les points mémoires SRAM peuvent être utilisés pour contrôler des transistors créant des interconnexions ou configurer les LUT Selection Bit programmable Vcc Vcc Vers interconnexion programmable Cellule mémoire SRAM 30 15

FPGA Technologie SRAM La programmation des FPGA SRAM est réalisée par l'intermédiaire d'une interface série et d'un Bitstream (flux de bit) 31 FPGA Technologie SRAM Les FPGA SRAM sont reprogrammables in-situ par l intermédiaire de leur port JTAG commandé à partir du port parallèle d un PC Le port JTAG est utilisé pour le test des composants sur carte : on parle de boundary scan (IEEE 1149.1) Les FPGA SRAM sont volatiles : ils perdent leur configuration quand le système est éteint Il faut leur associer sur la carte une EEPROM pour charger leur configuration (via JTAG) au démarrage 32 16

FPGA Interconnexions globales 6 transistors (associés à 6 points mémoires) sont utilisés pour créer des interconnexions de types «Nord-Sud-Est-Ouest» Cellule d Interconnexion globale configurable 33 FPGA Interconnexions locales G H F CIL1 CIL2 Cellule d Interconnexion globale configurable 34 17

35 FPGA Composants enfouis Les FPGA sont fournis avec des «Hard IP», composants câblés et optimisés pour la technologie du FPGA Multiplieurs, blocs RAM, MAC (Multiplieur- Accumulateur pour les applications de traitement du signal), processeur, contrôleur d horloge 36 18

Plan Introduction SPLD CPLD FPGA Conclusion 37 Conclusion FPGA versus CPLD CPLD Peu de blocs logiques mais des blocs logiques avec un grand nombre d entrées/sorties Un seul grand bloc d interconnexions : peu flexibles Souvent non volatiles et programmables Performances élevées FPGA Plusieurs milliers de blocs logiques avec peu d entrées/sorties Majoritairement volatiles ou programmables une seule fois Des interconnexions «omniprésentes» dans l architecture Temps dépendant du routage 38 19

Conclusion Choisir un composant Celui qui s ajuste le mieux à votre application Coût Performance : fréquence max., temps maximum d'initialisation des bascules, délais horloge vers sortie (tco) Quantité de logique nécessaire : approximation du nb de portes équivalentes (1000, 10.000 portes?), cellules logiques ou slice 39 Conclusion Option de l'architecture : nb d'horloges, type de contrôle sur les données de sorties, nb de reset, nb de signaux critiques, structures câblées internes (multiplieurs, DCM, blocs RAM, DSP) Consommation Boîtiers : réduction de la taille (attention à la compatibilité entre famille) 40 20

Conclusion Perspectives - SOC Mixtes Programmables PSoC = Programmable System-On-Chip (Cypress) Microcontroleur, timers, UART Logique programmable Partie analogique : capacités commutés + amplificateurs opérationnels + ADCs + DACs + comparateurs 41 21