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ENSSAT EII3 (tronc commun)

ISEP 3^ème année et formation continue (Institut Supérieur d'Électronique de Paris)

Synthèse de Haut Niveau de Circuits Intégrés VLSI
De l'algorithme au circuit, applications et perspectives

Responsable : Olivier SENTIEYS (Pièce 307N)

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Objectifs du cours :

La conception des circuits intégrés subit une révolution dont les principales raisons sont une technologie d'intégration permettant d'envisager des systèmes complets sur puces de silicium (SoC) à base de plusieurs centaines de millions de transistors, ainsi que des applications complexes justifiant ces circuits (multimédia, télécommunications mobiles de troisième génération, routage dans les réseaux, ...). Ces architectures peuvent contenir des coeurs de processeurs (DSP, RISC, VLIW, ...), des accélérateurs dédiés à une application (ASIC) ou reconfigurables (FPGA), mais également des mémoires ou des blocs analogiques.
Ce cours a pour objectifs de présenter les principes de la synthèse de haut niveau de circuits intégrés VLSI (ou synthèse architecturale) ainsi que les outils disponibles et leur domaines d'applications. Cette méthodologie permet de spécifier directement un circuit à partir de l'algorithme qu'il doit exécuter. Après une présentation des processeurs de traitement du signal (DSP) les plus récents (VLIW ou conventionnels), une extension des méthodes de synthèse est faite au cas de la compilation vers ces architectures.
 
 

Plan du cours

1. Evolution des méthodes de conception
1. Evolutions technologiques
2. Evolution des applications
3. Evolution des architectures
4. Evolution des méthodologies
2. Synthèse architecturale
1. Introduction
1. Avantages de la synthèse
2. Synthèse architecturale vs Synthèse logique
3. Langages de description
2. Techniques de synthèses
1. Compilation
2. Modélisation de l'architecture
3. Sélection - Allocation
4. Techniques d'ordonnancement
5. Allocation de ressources
3. Outils de synthèse comportementale
4. Exemples de synthèse
3. Conception et compilation sur DSP
1. Architecture des DSPs conventionnels
1. Algorithmes de traitement du signal
2. Solutions architecturales
3. Architecture Harvard
4. DSP conventionnels
5. Modélisation
6. Panorama
2. Critères de choix
1. Format des données
2. Vitesse
3. Coût
4. Énergie dissipée
5. Outils de développement
6. Multiprocesseur
3. Évolution des architectures de DSP
1. DSPs conventionnels améliorés
2. Capacités SIMD
3. DSPs hybrides MCUs
4. VLIW
5. Superscalaire
6. Architectures clusterisées
7. Comparaison de performances
4. Méthode de programmation des DSP
1. Méthodologie
2. Profiling
3. Ordonnancement et allocation
4. Exemples

Planning du cours

Cours Magistraux 16h

Travaux Pratiques : Démonstrations en cours et TP de 4h

Bibliographie

[Airiau93] Circuit Synthesis with VHDL R. Airiau, J.M. Berge et V. Olive, Kluwer, 1993
[Airiau90] VHDL : du langage à la modélisation R. Airiau, J.M. Berge, V. Olive et J. Rouillard, Presses polyt. et Univ. Romandes, 1990
[Bayoumi94] VLSI Design Methodologies for Digital Signal Processing Architectures ed. by M. Bayoumi, Kluwer, 1994
[Chand95] Low Power Digital CMOS Design A. Chandrakasan and R. Brodersen, Kluwer, 1995
[DeMicheli87] Design Systems for VLSI Circuits ed. by G. DeMicheli, NATO ASI Series, 1987
[DeMicheli96] Hardware Software Codesign ed. by G. DeMicheli, Kluwer, 1996
[Gajski88] Silicon Compilation ed. by D. Gajski, Addison Wesley, 1988
[Michel93] The Synthesis Approach to Digital System Design P. Michel et al, Kluwer, 1993
[Gajski93] High Level Synthesis of Digital Systems D. Gajski et al, Kluwer, 1993
[Gajski94] Specification and Design of Embedded Systems D. Gajski et al, Prentice Hall, 1994
[Kurup97] Logic Synthesis using Synopsys P. Kurup, T. Abbasi, Kluwer, 1997
[Lavagno93] Algorithms for synthesis and testing of asynchronous circuits L. Lavagno and A. Sangiovanni, Kluwer, 1993
[Madisetti95] VLSI Digital Signal Processors : an Introduction to Rapid Prototyping and Design Synthesis V. Madisetti, IEEE Press, 1995
[Rabaey96] Low Power Design Methodologies J. Rabaey and M. Pedram, Kluwer, 1996
[Rabaey96] Digital Integrated Circuits: a Design Perspective J. Rabaey, Prentice Hall, 1996
[Sasao93] Logic Synthesis and Optimizations ed. by T. Sasao, Kluwer, 1993
[VanHoof93] High Level Synthesis for Real-Time Digital Signal Processing J. Vanhoof et al, Kluwer, 1993
[ICE97] Status 1997: A Report on the Integrated Circuit Industry, B. McClean ICE, Integrated Circuit Engineering Corporation (ICE), Scottsdale, 1997
[Bhaskaran95] Image and Video Compression Standards - Algorithms and Architectures, V. Bhaskaran & K. Konstantinides, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1995.
[Bier97] Choosing a DSP Processor, J. Bier, P. Lapsley & G. Blalock, Berkeley Design Technology (BDT), 1997.
[DeMan97] Language Based Design of Digital Systems, H. De Man and al., AI Course, KU Leuven/IMEC, april 1997.
[Lapsley96] How to Estimate DSP Processor Performance, P. Lapsley and G. Blalock, IEEE Spectrum, July 1996.
[Pirsch97] Video and Image Processing Architectures - Dedicated and Programmable Solutions, P. Pirsch, NFWO Symposium on Video Processing Architectures, January 1997.
[Ackland98] High Performance DSPs - What's Hot and What's Not?, B. Ackland and C. Nicol, IEEE Int. Symposium on Low Power Electronic Design ISLPED, 1998.
[Ropers99] DSPstone : TI C54x, A. Ropers and al., Report IISPS AAchen University of Technology, 1999.
[Madisetti98] VLSI Signal Processors, V. Madisetti, IEEE Press, 1998.