Presentaion  fpga µc µp quelles est la solution
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Presentaion fpga µc µp quelles est la solution

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Le domaine des architectures reconfigurables est un domaine en extension il est nécessaire de faire des travaux de recherches sur :Architectures basse consommation de puissance (Low- ...

Le domaine des architectures reconfigurables est un domaine en extension il est nécessaire de faire des travaux de recherches sur :Architectures basse consommation de puissance (Low- Power)Architectures hétérogène (HARD + SOFT)Co-conception (Co-Design)Outils d’estimation de performances haut niveauOutils d’exploration de l’espace de conception

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Presentaion fpga µc µp quelles est la solution Presentation Transcript

  • 1. FPGA, µC, µP quelle est la solution?
    REALISE PAR:
    BIBARI WAEL
    HARD&SOFT DEVELOPER
    INDUSTRIAL DEVISION
    1
  • 2. Plan
    • Microprocesseur
    • 3. µP-Exemples
    • 4. Microcontrôleur
    • 5. µC-Exemples
    • 6. FPGA
    • 7. Outils de CAO
    • 8. FPGA,µC,µP quelle est la solution?
    • 9. Système Embarqué
    • 10. µC VS µP
    • 11. Usage des µC et µP
    • 12. Usage des FPGAs
    • 13. Evolutions-CODESIGN
    • 14. Les nouvelles utilisations des FPGAs
    • 15. Le CODESIGN
    • 16. Flot de CODESIGN
    • 17. Conclusion
    2
  • 18. Microprocesseur
    Un microprocesseur est un processeur dont les composants
    ont été suffisamment miniaturisés pour être regroupés dans
    un unique circuit intégré. Fonctionnellement, le processeur
    est la partie d’un ordinateur qui exécute les instructions et
    traite les données des programmes.
    3
  • 19. Microprocesseur
    Il y a un compteur d'adresse, de pile, un accumulateur, une ALU, des registres. Et il faut rajouter des tas de périphériques externes : RAM ROM I/O UART etc.
  • 20. Microprocesseur-Exemples
     
     
    5
    Processeur INTEL
    Processeur NVIDIA de la carte graphique
    Processeur PowerPC de IBM et Motorola
  • 21. Microcontrôleur
    6
    Un microcontrôleur est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoire (mémoire morte pour le programme, mémoire vive pour les données), unités périphériques et interfaces d’entrées-sorties. Les microcontrôleurs se caractérisent par un plus haut degré d'intégration, une plus faible consommation électrique (quelques milliwatts en fonctionnement, quelques nanowatts en veille), une vitesse de fonctionnement plus faible (quelques mégahertz à quelques centaines de mégahertz) et un coût réduit par rapport aux microprocesseurs polyvalents utilisés dans les ordinateurs personnels.
  • 22. Microcontrôleur
    7
  • 23. Microcontrôleur-Exemples
    8
    Microcontrôleurs de MICROCHIP
    appelés PIC
    Microcontrôleur de PHILIPS
  • 24. FPGA
    9
    FPGA : Field Programmable Gate Array
    Composant, constitué d’un ensemble de ressources logiques élémentaires configurables pouvant être mises en relation par un réseau d’interconnexions aussi configurable
  • 25. 10
    LA FAMILLEALTERA
  • 26. 11
    FAMILLE
    XILINX
  • 27. 12
    FPGA
    • Tous les fabricants de FPGA proposent des outils de CAO, passage obligé pour configurer leurs circuits:
    • 28. pour Xilinx c’est ISE - Foundation
    • 29. pour Altera c’est Quartus ou MAX + II
    • 30. Avec ces outils on peut réaliser tout le flot de conception de la synthèse à la configuration. Pour certaines phases du flot ces outils font en fait appel à d’autres outils
    12
  • 31. 13
    Autres outils de CAO
    Flot FPGA
    Synthèse
    Simulation
    13
  • 32. FPGA
    14
    AVANTAGES
    • possibilité de prototypage
    • 33. Time-to-Market faible
    • 34. adaptabilité aux futurs évolutions grâce à la reconfiguration
    • 35. flexibilité
    INCONVENIENTS
    • intégration limité par les ressources de routage
    • 36. performances
    • 37. prix à l’unité élevé pour de grosses productions
  • FPGA, µC, µP quelle est la solution?
    15
    Aujourd’hui les systèmes numériques font de plus en plus appel conjointement à des ressources logicielles micro-programmées (µP, µC, DSP)et des ressources matérielles reconfigurables (FPGA)
    D’où l’idée de mettre sur une même puce un cœur de microprocesseur et un cœur de logique configurable, les deux étant optimisés technologiquement
    Le cœur de processeur peut prendre environ 10% de la surface totale de la puce
  • 38. Système Embarqué
    16
    L’Architecture sera faite avec les Ingénieurs Informaticiens « Embarqués » et Ingénieurs Electroniques.Ensuite, les électroniciens vont sélectionner le cœur du système : FPGA et/ou CPU (µC, µP).Avec les données client : Production Annuelle, Prix de Revient produit, aide des technico-commerciaux (coût, disponibilité…), la référence du cœur sera arrêtée.
  • 39. 17
    Cœur
    ARM 922T
    RAM simple port
    RAM double port
    Matrice FPGA
    Système Embarqué
    Altera propose le circuit Excalibur contenant :
    • une partie configurable :
    • 40. type APEX 20K1000
    • 41. un cœur de processeur :
    • 42. ARM9 (32 Bits) à 200MHz
    • 43. 8 K octets de cache Instructions
    • 44. 8 K octets de cache Données
  • 18
    Processor & Interfaces
    Système Embarqué
    External
    PLL
    UART
    Trace
    Memory
    SRAM
    SRAM
    SRAM
    Module
    Coeur de
    processeur
    Interfaces
    Timer
    JTAG
    I-CACHE D-CACHE
    ARM 8K Bytes 8K Byte
    Interrupt
    DPRAM
    DPRAM
    DPRAM
    ARM922T
    Watchdog
    Controller
    Timer
    XA1
    LEs 4160
    ESB Bytes 6.5K
    32 Kbytes SRAM
    16 Kbytes DPRAM
    FPGA
    XA4
    LEs 16400
    ESB Bytes 26K
    128 Kbytes SRAM
    64 Kbytes DPRAM
    XA10
    LEs 38400
    ESB Bytes 40K
    256 Kbytes SRAM
    128 Kbytes DPRAM
  • 45. µC VS µP
    19
    Anciennement, un microcontrôleur était moins puissant qu'un microprocesseur ... ce n'est plus vrai. il y a des µC 32 bits plus puissant qu'un µP 8 bits
    Quand je parle de 32 ou 8 bits, ce n'est pas le nombre de bit I/0, mais la largeur du bus data de la mémoire RAM. Plus il est large, plus on peut traiter, d'un seul coup, des entiers grands. Pour déterminer la puissance réelle, il faut considérer l'architecture, la fréquence d'horloge et l‘âge du capitaine.
  • 46. Usage des µP et des µC
    20
    Classement grossier de l'usage des µP et des µC:
    Un µP est utilisé dans un ordinateur (ou très connexe ex. un routeur).
    Un µC est utilisé dans un appareil qui n'est pas de l'informatique à la base mais qui a besoin d'automatismes.
    En fait la différence n'est pas si tranchée et surtout est une question de coût.
    Dans certain cas il est plus rentable de construire une carte avec un µC car les volumes produits sont grands (ex. les calculettes, les lecteurs mp3, etc.). L'usage d'un µC est plus remarquable dans le domaine de l'industrie ou l'on souhaite actionner des périphériques (ex. la résistance chauffante, le moteur, l'affichage, etc. d'une machine à laver).
  • 47. 21
    Dans d'autres il est plus intéressant de mettre des ordinateurs style PC en rajoutant un périphérique spécifique pour faire fonctionner l'appareil (ex. certains Distributeurs Automatiques de Billets).
    L'augmentation de puissance profite autant aux µP qu'aux µC.
    Il est probable aussi que l'intégration de plus en plus importante fera que les parties externes des ordinateurs (mémoire, gestion des interruptions, etc.) vont se retrouver dans le boitier du µP . On a déjà commencé avec la mémoire cache et les chip set.
    On peut "prédire" que dans quelques années la distinction entre µP et µC ne se fera plus.
  • 48. 22
    Usage FPGA
    Les FPGAs servent principalement au prototypage :
    Avant de graver un circuit en silicium et le mettre sous forme d'IC on peut le tester entièrement (HW et SW) sur une carte FPGA avant de lancer ça production.
    Pour revenir à ce qui a été dit avant, un exemple typique d'utilisation combiné µP ou µC avec FPGA consiste en l'ajouts d'instructions non implémentées sur le capitaine d'origine.
  • 49. 23
    EVOLUTIONS
    CODESIGN
    Architecture, Conception et Utilisation des FPGA
    23
    23
  • 50. 24
    Les nouvelles utilisations des FPGA
    Longtemps réduit au prototypage, aujourd’hui les FPGA sont utilisés, pour leur capacité de reconfiguration, dans des systèmes électroniques complexes, même pour de la grande série.
    • le CoDesignpour le Run Time Reconfigurable
    • 51. les SORC: System-On-a-Reconfigurable-Chip
    24
  • 52. 25
    Le CoDesign
    Définition : Les méthodes de CoDesign sont des méthodes de développement simultané (de manière concurrente) des parties HW et SW (spécification, design, vérification)
    SW = microprocesseur HW = FPGA ou ASIC
    Buts :
    • Gérer au mieux l’hétérogénéité de la nature des fonctions qui composent le système (du logiciel à l’architecture reconfigurable)
    • 53. Comparer les différents choix de partitionnement
    • 54. Définir les interfaces entre le SW et le HW
    • 55. Valider le système complet (co-vérification et co-simulation)
    25
  • 56. 26
    Flot de CoDesign
    SPECIFICATION HAUT NIVEAU DE L’APPLICATION
    ordonnancement de l’application
    proposition de candidats HW et SW
    ESTIMATION SYSTEME
    ESTIMATION LOGICIELLE
    ESTIMATION MATERIELLE
    Choix des réalisation HW ou SW
    PARTITIONNEMENT
    SYNTHESE LOGICIELLE
    SYNTHESE MATERIELLE
    SYNTHESE INTERFACE
    COSIMULATION
    Retourd’expérience
    IMPLEMENTATION
    HW et SW
    TESTS
    26
  • 57. 27
    Conclusion
    Le domaine des architectures reconfigurables est un domaine en extension il est nécessaire de faire des travaux de recherches sur :
    • Architectures basse consommation de puissance (Low- Power)
    • 58. Architectures hétérogène (HARD + SOFT)
    • 59. Co-conception (Co-Design)
    • 60. Outils d’estimation de performances haut niveau
    • 61. Outils d’exploration de l’espace de conception
    27
  • 62. 28
    MERCI ...
    Architecture, Conception et Utilisation des FPGA
    28
  • 63. 29