Technologies SOC (System On Chip) (Système sur une seule puce)

Documents pareils
Conception de Systèmes de Communications Numériques

Conception et Intégration de Systèmes Critiques

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

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

Quoi de neuf en LabVIEW FPGA 2010?

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

Profil UML pour TLM: contribution à la formalisation et à l automatisation du flot de conception et vérification des systèmes-sur-puce.

Thème 3 Conception et vérification d architectures de systèmes sur puce

Éléments de programmation et introduction à Java

Vers du matériel libre

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

THEME 1 : L ORDINATEUR ET SON ENVIRONNEMENT. Objectifs

EMETTEUR ULB. Architectures & circuits. Ecole ULB GDRO ESISAR - Valence 23-27/10/2006. David MARCHALAND STMicroelectronics 26/10/2006

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

Systèmes et traitement parallèles

Tout savoir sur le matériel informatique

Une méthode de conception de systèmes sur puce

Eternelle question, mais attention aux arnaques Question qui est souvent mise en premier plan => ce n est pas une bonne idée

Architecture des Ordinateurs. Partie II:

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

Architecture des ordinateurs

Chapitre II-2 : Conception SoPC (Altera)

Comme chaque ligne de cache a 1024 bits. Le nombre de lignes de cache contenu dans chaque ensemble est:

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

HP 600PD TWR i G 4.0G 39 PC

Conception des systèmes répartis

Projet M1 Année scolaire 2013/2014

CH.3 SYSTÈMES D'EXPLOITATION

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

Exécution des instructions machine

Introduction à l architecture des ordinateurs. Adrien Lebre Décembre 2007

Leçon 1 : Les principaux composants d un ordinateur

Matériel & Logiciels (Hardware & Software)

Le Programme SYGADE SYGADE 5.2. Besoins en équipement, logiciels et formation. UNCTAD/GID/DMFAS/Misc.6/Rev.7

1 Architecture du cœur ARM Cortex M3. Le cœur ARM Cortex M3 sera présenté en classe à partir des éléments suivants :

Initiation au HPC - Généralités

A. Elmrabti. To cite this version: HAL Id: tel

Structure et fonctionnement d'un ordinateur : hardware

Implémentation Matérielle des Services d un RTOS sur Circuit Reconfigurable

LES MÉMOIRES FLASH : ENTRE MÉMOIRE VIVE ET MÉMOIRE DE STOCKAGE. Etienne Nowak 12 mars Etienne Nowak - 12 mars GIS-SPADON

TAI049 Utiliser la virtualisation en assistance et en dépannage informatique TABLE DES MATIERES

Architecture des calculateurs

GCOS 7 sur microprocesseur standard Diane Daniel POIRSON 14 octobre 2004 Matériels 64 / DPS 7 / DPS 7000 Architecture & Evolution - Daniel POIRSON 1

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

et dépannage de PC Configuration Sophie Lange Guide de formation avec exercices pratiques Préparation à la certification A+

Éléments d'architecture des ordinateurs

Chapitre 4 : Les mémoires

Contribution à la conception par la simulation en électronique de puissance : application à l onduleur basse tension

Évaluation et implémentation des langages

Eléments de spécification des systèmes temps réel Pierre-Yves Duval (cppm)

Modélisation des interfaces matériel/logiciel

Un ordinateur, c est quoi?

Configuration matérielle et logicielle requise et prérequis de formation pour le SYGADE 6

Histoire de l Informatique

Choix d'un serveur. Choix 1 : HP ProLiant DL380 G7 Base - Xeon E GHz

Présenté par : Sous la direction de :

Les Réseaux Informatiques

Intel Corporation Nicolas Biguet Business Development Manager Intel France

Windows 7 - Installation du client

Ecran programmable. Testez la différence grâce. à sa puissance, sa rapidité. et ses possibilités réseaux

GL Le Génie Logiciel

IV- Comment fonctionne un ordinateur?

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

JOG : une approche haut niveau des systèmes embarqués via Armadeus et Java

Introduction aux systèmes temps réel. Iulian Ober IRIT

Partie 1. Professeur : Haouati Abdelali. CPGE Lycée Omar Ibn Lkhattab - Meknès haouaticpge@gmail.com

Processus d Informatisation

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

Editeur de solutions innovantes C 3. Solution globale managée de communication et de téléphonie sur IP

ALTIUM DESIGNER. Solution unifiée de développement de produits électroniques, intégrée avec la mécanique

en version SAN ou NAS

De la micro à la nano-électronique

Architecture matérielle des systèmes informatiques

Une histoire de la microélectronique

Limitations of the Playstation 3 for High Performance Cluster Computing

Architecture ordinateur. Organisation mémoire et Entrées/Sorties

N d ordre : 4330 ANNÉE THÈSE / UNIVERSITÉ DE RENNES 1 sous le sceau de l Université Européenne de Bretagne. pour le grade de

Structure quantique cohérente et incohérente de l eau liquide

Ordinateur portable Latitude E5410

Linux embarqué: une alternative à Windows CE?

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ANALYSE DE PERFORMANCE MULTI-NIVEAU ET PARTIONNEMENT D APPLICATION RADIO SUR UNE PLATEFORME MULTIPROCESSEUR

Où sont-elles? Presque partout

Enseignant: Lamouchi Bassem Cours : Système à large échelle et Cloud Computing

Champ électromagnétique?

REALISATION d'un. ORDONNANCEUR à ECHEANCES

Evolution de l infrastructure transport

Ed 03/95 PAQ 1530 NON URGENTE (INFO PRODUIT) TEMPORAIRE DEFINITIVE

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

Séminaire RGE REIMS 17 février 2011

Informatique UE 102. Jean-Yves Antoine. Architecture des ordinateurs et Algorithmique de base. UFR Sciences et Techniques Licence S&T 1ère année

MODULE I1. Plan. Introduction. Introduction. Historique. Historique avant R&T 1ère année. Sylvain MERCHEZ

QUESTION 1 {2 points}

Synergies entre Artisan Studio et outils PLM

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

StruxureWare Power Monitoring v7.0. La nouvelle génération en matière de logiciel de gestion complète d énergie

Présentation Module logique Zelio Logic 0 Interface de communication

A la découverte du Traitement. des signaux audio METISS. Inria Rennes - Bretagne Atlantique

La copie sur support papier à usage privé est autorisée conformément à l article L122-5 du Code de la Propriété Intellectuelle.

TO4T Technologie des ordinateurs. Séance 1 Introduction aux technologies des ordinateurs

vbladecenter S! tout-en-un en version SAN ou NAS

Transcription:

Technologies SOC (System On Chip) (Système sur une seule puce) Pierre LERAY et Jacques WEISS Équipe de recherche ETSN Supélec Campus de Rennes février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 1 Évolution du marché (applications) Les systèmes électroniques sont de plus en plus présents dans notre quotidien : Ordinateurs, PDA, Téléphone portable Audiovisuel numérique fixe ou portable Électronique embarquée dans l automobile Baladeurs CD/MP3... (Millions de transistors) 1000 500 0 Transistors par personne 1995 2000 2005 2008 Source : Semiconductor Industry Association (SIA) février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 2

Évolution du marché (besoins) On leur demande d offrir : plus de fonctionnalités plus de puissance de calcul une consommation réduite (applications mobiles) une réduction des dimensions géométriques la reconfiguration (adaptation à tous les standards) un coût bas Leur conception doit se faire : rapidement (mise sur le marché rapide (Time To Market)) avec un souci d évolutivité (pour suivre les normes) février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 3 Évolution du marché Les progrès des technologies silicium permettent de répondre à certains de ces besoins : Taille du trait : - 15 %/an Coût du transistor : - 42 %/an N bre Transistors /puce : *2 tous les 2 ans (loi de Moore) Fréquence d horloge : *2 tous les 3 ans (processeurs : *2/an) Exemples (2001) : Pentium 4 : 32 bits, 41 MTransistors, Horloge à 2 GHz FPGA : 10 Millions de portes, Horloge à 500 MHz Géométrie (nm) 200 150 100 50 2002 : la micro-électronique rentre dans l ère de la nano-technologie 0 2000 2002 2005 2010 Source : ITRS 2001 Cela permet d augmenter la part des traitements logiciels, tels que : Vidéo numérique : 8 bits à 13,5 MHz Audio numérique : 16 bits à 48 khz communications (cryptage, modulations, ) Radio logicielle février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 4

Évolution du marché Les progrès technologiques sont tels que les pertes de performances sont maintenant imputables aux temps de propagation dans les interconnexions. Limites technologiques : Vitesse de la lumière (dans le vide) : 0,3 µm/ps Longueur d onde λ = 1,5 mm à 2 GHz Contraintes technologiques : Conditions de propagation d onde (adaptation) Puissance : P = α CV 2 f Retard (ps) 40 30 20 10 t pd total Interconnexions Porte 0 0,65 0,35 0,18 0,10 Géométrie (µm) Tant que l on reste sur la puce, les distances à parcourir sont courtes et les capacités mises en jeu sont faibles. Si l on doit échanger des données avec d autres composants, les ordres de grandeurs changent (temps de propagation, puissance, ), ce qui limite les performances potentielles. Exemple : Les processeurs fonctionnent à 2 GHz (T = 500 ps) en interne mais ils communiquent avec l extérieur à 400 MHz au mieux. février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 5 Évolution du marché La technologie évolue vite mais les outils de conception évoluent plus lentement Portes Capacité de conception Capacité d intégration (x50/10 ans) x3 temps Le délai moyen de conception reste d environ 1 an Il est donc impératif de réutiliser des éléments existants (notions de : bibliothèques, macrofonctions, IP) Année 2001(CMOS 130 nm) puce 100 MTransistors concepteur : 1,2 MT/an réutilisation/ip : 25 % Année 2007 (CMOS 65 nm) puce 600 MTransistors concepteur : 5,9 MT/an réutilisation/ip : 70 % 25 % 70 % février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 6

Évolution des techniques de conception Années 70/80 : Conception Full-Custom - schéma - dessin des masques - simulation SPICE Années 80/90 : Conception précaractérisé + FPGA - réutilisation du matériel (briques élémentaires : Standard Cells) - modélisation, simulation, synthèse Années 00/xx :Conception SoC - réutilisation du matériel et du logiciel (IP) - co-design, vérification février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 7 Principes de conception La conception d un système de traitement, c est : - la construction d une architecture matérielle composée de blocs logiques standards (processeurs, mémoires) de blocs logiques spécifiques, de bus de communications. - le développement de ressources logicielles. Optimiser un système, c est adapter les ressources matérielles et logicielles aux besoins spécifiques. L approche SoC, c est la cohabitation de ces ressources sur une même puce Prise en compte globale du système dans ses réalisations matérielles et logicielles février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 8

Conception SoC Le Concept SoC apporte une réponse à ce besoin de conception hard/soft Réutilisation Bibliothèques : Matériel : Blocs IP, Composants virtuels, Cœurs de processeurs. Logiciel : routines de base, système d exploitation, modules spécifiques. SoC Co-design Développement rapide Intégration poussée Faible puissance Renouvellement fréquent des gammes de produits février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 9 Les blocs IP (Intellectual Property) Blocs fonctionnels complexes pouvant être réutilisés dans plusieurs conceptions Hard IP : bloc déjà physiquement implanté dépendant de la technologie très optimisé Soft IP : bloc décrit en langage de haut niveau (VHDL,verilog), souvent paramétrable, synthétisable Besoin de normalisation des interfaces (AMBA, CoreConnect, ) (compatibilité fonctionnelle, temporelle, électrique) L emploi de ces blocs dans un projet implique l utilisation d un environnement de développement adapté (co-design, co-vérification, ) : IBM Core Blue, Mentor-Altera, L optimisation de ces blocs par rapport à la technologie n est pas très poussée, ce qui limite leur emploi à des fonctions de performances moyennes. février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 10

Flot de conception SoC Spécifications Estimateurs Description d architecture Bibliothèque IP M1 P2 Hardware VHDL, Verilog Partitionnement matériel/logiciel Software C Soft IP Hard IP Vérification formelle P1 Synthèse Compilation Cosimulation On-Chip Memory Blocs synthétisés Processor Core Interface Off-Chip Memory février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 11 Approche SoPC (System on Programmable Chip) L approche SoC (technologie ASIC) répond aux besoins de performances et d intégration mais : elle est peu adaptée à l évolutivité des systèmes elle reste réservée aux grands volumes de production la fabrication et le test sont des étapes longues et coûteuses L approche SoPC (technologie FPGA) résoud ces problèmes : développement et prototypage rapides composant reconfigurable en quelques ms et à volonté mais la densité d intégration est moindre (~10 Millions de portes) la consommation est plus grande les performances sont moindres février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 12

Exemple d environnement SoPC (Quartus, Altera) février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 13 Exemple SoPC EPXA10 (Altera, cœur ARM) Stripe : CPU ARM922T (200MIPS) Caches instructions et données SRAM simple et double port périphériques (UART, WDT, INT, ) interface bus AMBA Zone logique programmable : 1 million de portes FPGA 38400 éléments logiques SRAM, PLL 521 février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 14

Évolution des systèmes ASIC PLL µp Hier FPGA FPGA DSP EPLD TTL Mémoire TTL Mémoire TTL Mémoire IP Glue logique µp DSP Mémoire Demain Grande diffusion : approche SoC Reconfigurable (logiciel) Réutilisation de composants virtuels, IP Performances (vitesse et consommation) Aujourd hui Grande souplesse : approche SoPC µp Mémoire µp FPGA DSP ASSP Mémoire Glue logique IP IP Glue DSP logique Mémoire DSP Mémoire DSP Mémoire FPGA (jusqu à 10 millions de portes) Reconfigurable (logiciel ET matériel) Réutilisation de composants virtuels, IP Développement rapide février, 02 Technologies SoC ; P. Leray, J. Weiss 15