FPGA, µC, µP quelle est la solution?<br />REALISE PAR:<br />BIBARI WAEL<br />HARD&SOFT DEVELOPER <br />INDUSTRIAL DEVISION...
Plan<br /><ul><li>Microprocesseur
µP-Exemples
Microcontrôleur
µC-Exemples
FPGA
Outils de CAO
FPGA,µC,µP quelle est la solution?
Système Embarqué
µC VS µP
Usage des µC et µP
Usage des FPGAs
Evolutions-CODESIGN
Les nouvelles  utilisations des FPGAs
Le CODESIGN
Flot de CODESIGN
Conclusion</li></ul>2<br />
Microprocesseur<br />Un microprocesseur est un processeur dont les composants <br />ont été suffisamment miniaturisés pour...
Microprocesseur <br />Il y a un compteur d'adresse, de pile, un accumulateur, une ALU, des registres. Et il faut rajouter ...
Microprocesseur-Exemples <br /> <br /> <br />5<br />Processeur INTEL<br />Processeur NVIDIA de la carte graphique<br />Pro...
Microcontrôleur <br />6<br />Un microcontrôleur est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinate...
Microcontrôleur <br />7<br />
Microcontrôleur-Exemples<br />8<br />Microcontrôleurs de MICROCHIP <br />appelés PIC<br />Microcontrôleur de PHILIPS<br />
FPGA<br />9<br />FPGA : Field Programmable Gate Array<br />Composant, constitué d’un ensemble de ressources logiques éléme...
10<br />LA FAMILLEALTERA<br />
11<br />FAMILLE<br />XILINX<br />
12<br />FPGA <br /><ul><li>Tous les fabricants de FPGA proposent des outils de CAO, passage obligé pour configurer leurs c...
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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- 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

  1. 1. FPGA, µC, µP quelle est la solution?<br />REALISE PAR:<br />BIBARI WAEL<br />HARD&SOFT DEVELOPER <br />INDUSTRIAL DEVISION<br />1<br />
  2. 2. Plan<br /><ul><li>Microprocesseur
  3. 3. µP-Exemples
  4. 4. Microcontrôleur
  5. 5. µC-Exemples
  6. 6. FPGA
  7. 7. Outils de CAO
  8. 8. FPGA,µC,µP quelle est la solution?
  9. 9. Système Embarqué
  10. 10. µC VS µP
  11. 11. Usage des µC et µP
  12. 12. Usage des FPGAs
  13. 13. Evolutions-CODESIGN
  14. 14. Les nouvelles utilisations des FPGAs
  15. 15. Le CODESIGN
  16. 16. Flot de CODESIGN
  17. 17. Conclusion</li></ul>2<br />
  18. 18. Microprocesseur<br />Un microprocesseur est un processeur dont les composants <br />ont été suffisamment miniaturisés pour être regroupés dans <br />un unique circuit intégré. Fonctionnellement, le processeur <br />est la partie d’un ordinateur qui exécute les instructions et <br />traite les données des programmes.<br />3<br />
  19. 19. Microprocesseur <br />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.<br />
  20. 20. Microprocesseur-Exemples <br /> <br /> <br />5<br />Processeur INTEL<br />Processeur NVIDIA de la carte graphique<br />Processeur PowerPC de IBM et Motorola<br />
  21. 21. Microcontrôleur <br />6<br />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.<br />
  22. 22. Microcontrôleur <br />7<br />
  23. 23. Microcontrôleur-Exemples<br />8<br />Microcontrôleurs de MICROCHIP <br />appelés PIC<br />Microcontrôleur de PHILIPS<br />
  24. 24. FPGA<br />9<br />FPGA : Field Programmable Gate Array<br />Composant, constitué d’un ensemble de ressources logiques élémentaires configurables pouvant être mises en relation par un réseau d’interconnexions aussi configurable<br />
  25. 25. 10<br />LA FAMILLEALTERA<br />
  26. 26. 11<br />FAMILLE<br />XILINX<br />
  27. 27. 12<br />FPGA <br /><ul><li>Tous les fabricants de FPGA proposent des outils de CAO, passage obligé pour configurer leurs circuits:
  28. 28. pour Xilinx c’est ISE - Foundation
  29. 29. pour Altera c’est Quartus ou MAX + II
  30. 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</li></ul>12<br />
  31. 31. 13<br />Autres outils de CAO<br />Flot FPGA<br />Synthèse<br />Simulation<br />13<br />
  32. 32. FPGA<br />14<br />AVANTAGES<br /><ul><li>possibilité de prototypage
  33. 33. Time-to-Market faible
  34. 34. adaptabilité aux futurs évolutions grâce à la reconfiguration
  35. 35. flexibilité</li></ul>INCONVENIENTS<br /><ul><li>intégration limité par les ressources de routage
  36. 36. performances
  37. 37. prix à l’unité élevé pour de grosses productions</li></li></ul><li>FPGA, µC, µP quelle est la solution?<br />15<br />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)<br />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<br />Le cœur de processeur peut prendre environ 10% de la surface totale de la puce<br />
  38. 38. Système Embarqué <br />16<br />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.<br />
  39. 39. 17<br />Cœur <br />ARM 922T<br />RAM simple port<br />RAM double port<br />Matrice FPGA<br />Système Embarqué<br />Altera propose le circuit Excalibur contenant :<br /><ul><li> une partie configurable :
  40. 40. type APEX 20K1000
  41. 41. un cœur de processeur :
  42. 42. ARM9 (32 Bits) à 200MHz
  43. 43. 8 K octets de cache Instructions
  44. 44. 8 K octets de cache Données</li></li></ul><li>18<br />Processor & Interfaces<br />Système Embarqué<br />External<br />PLL<br />UART<br />Trace<br />Memory<br />SRAM<br />SRAM<br />SRAM<br />Module<br />Coeur de <br />processeur<br />Interfaces<br />Timer<br />JTAG<br /> I-CACHE D-CACHE<br />ARM 8K Bytes 8K Byte<br />Interrupt<br />DPRAM<br />DPRAM<br />DPRAM<br />ARM922T<br />Watchdog<br />Controller<br />Timer<br />XA1<br />LEs 4160<br />ESB Bytes 6.5K<br />32 Kbytes SRAM<br />16 Kbytes DPRAM<br />FPGA<br />XA4<br />LEs 16400<br />ESB Bytes 26K<br />128 Kbytes SRAM<br />64 Kbytes DPRAM<br />XA10<br />LEs 38400<br />ESB Bytes 40K<br />256 Kbytes SRAM<br />128 Kbytes DPRAM<br />
  45. 45. µC VS µP<br />19<br />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<br />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.<br />
  46. 46. Usage des µP et des µC<br />20<br /> Classement grossier de l'usage des µP et des µC:<br />Un µP est utilisé dans un ordinateur (ou très connexe ex. un routeur). <br />Un µC est utilisé dans un appareil qui n'est pas de l'informatique à la base mais qui a besoin d'automatismes.<br />En fait la différence n'est pas si tranchée et surtout est une question de coût.<br />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).<br />
  47. 47. 21<br />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).<br />L'augmentation de puissance profite autant aux µP qu'aux µC.<br />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.<br />On peut "prédire" que dans quelques années la distinction entre µP et µC ne se fera plus. <br />
  48. 48. 22<br />Usage FPGA<br />Les FPGAs servent principalement au prototypage :<br /> 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. <br /> 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.<br />
  49. 49. 23<br />EVOLUTIONS<br />CODESIGN<br />Architecture, Conception et Utilisation des FPGA<br />23<br />23<br />
  50. 50. 24<br />Les nouvelles utilisations des FPGA<br />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.<br /><ul><li> le CoDesignpour le Run Time Reconfigurable
  51. 51. les SORC: System-On-a-Reconfigurable-Chip</li></ul>24<br />
  52. 52. 25<br />Le CoDesign<br />Définition : Les méthodes de CoDesign sont des méthodes de développement simultané (de manière concurrente) des parties HW et SW (spécification, design, vérification)<br />SW = microprocesseur HW = FPGA ou ASIC<br />Buts :<br /><ul><li> Gérer au mieux l’hétérogénéité de la nature des fonctions qui composent le système (du logiciel à l’architecture reconfigurable)
  53. 53. Comparer les différents choix de partitionnement
  54. 54. Définir les interfaces entre le SW et le HW
  55. 55. Valider le système complet (co-vérification et co-simulation)</li></ul>25<br />
  56. 56. 26<br />Flot de CoDesign<br />SPECIFICATION HAUT NIVEAU DE L’APPLICATION<br />ordonnancement de l’application<br />proposition de candidats HW et SW<br />ESTIMATION SYSTEME<br />ESTIMATION LOGICIELLE<br />ESTIMATION MATERIELLE<br />Choix des réalisation HW ou SW<br />PARTITIONNEMENT<br />SYNTHESE LOGICIELLE<br />SYNTHESE MATERIELLE<br />SYNTHESE INTERFACE<br />COSIMULATION<br />Retourd’expérience<br />IMPLEMENTATION<br />HW et SW<br />TESTS<br />26<br />
  57. 57. 27<br />Conclusion<br />Le domaine des architectures reconfigurables est un domaine en extension il est nécessaire de faire des travaux de recherches sur :<br /><ul><li>Architectures basse consommation de puissance (Low- Power)
  58. 58. Architectures hétérogène (HARD + SOFT)
  59. 59. Co-conception (Co-Design)
  60. 60. Outils d’estimation de performances haut niveau
  61. 61. Outils d’exploration de l’espace de conception</li></ul>27<br />
  62. 62. 28<br />MERCI ...<br />Architecture, Conception et Utilisation des FPGA<br />28<br />
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