séance 2 : les fpgas

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Architecture pour les
systèmes multimédia
SÉANCE 2 : LES FPGAS
LORANDEL Jordane
[email protected]
(Sur les bases du cours de B. Miramond)
Slides du cours disponibles ici :
http://perso-etis.ensea.fr/lorandel/M2_SoC.php
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
2
Plan
I.Problématiques et techniques de conception
II.Les FPGAs
III.Microprocesseur NIOS-II
IV.Présentation du sujet de projet
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
3
Partie II. Les FPGAs
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
4
Sommaire
1.Pourquoi des circuits reconfigurables ?
2.Les PLDs
3.Les CPLDs
4.Les FPGAs
5.Xilinx vs Altera
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
5
1.Pourquoi des circuits
reconfigurables ?
•Un circuit est dit ‘configurable’ (ou programmable) lorsque
sa fonctionnalité n’est pas définie lors de sa fabrication
mais peut être spécifiée plus tard par une configuration
(un programme)
•La programmation comme mesure de flexibilité d’un
circuit
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
6
Vers des circuits reconfigurables
•Créer des sortes de
« gate arrays » dont
les caractéristiques
logiques sont
programmables
électriquement
(plutôt que gravés
physiquement)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
7
Flexibilité vs performances
General
Purpose Processor
Flexibilité
DSP
Domain Specific
FPGA
Reconfigurable
ASIC
Application Specific
Performances
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
8
FPGA vs ASIC
Critère
FPGA
ASIC
Temps de
développement
Coûts
Faible
Elevé
Faibles
Très élevés
Consommation
Moyenne
Très faible
Performances
Moyennes
Excellente
Flexibilité
Bonne
Faible
•Temps de conception d’un ASIC est environ 55% plus long
que celui d’un FPGA
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
9
Procédés technologiques
•Fusible
Programmable 1 fois, techno bipolaire
•Anti-Fusible
Programmable 1 fois, techno CMOS
•EPROM
Programmable grâce aux UVs, techno CMOS
•EEPROM
Programmable à volonté, techno CMOS
•FLASH
•SRAM
Programmable à volonté, techno FLASH
meilleure
intégration
que CMOS
Programmable à volonté, techno CMOS
non-Volatile
Volatile
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
10
Technologies des éléments
programmables
Fusible
Anti-fusible
PROM
UVEPROM
EEPROM
FLASH
SRAM
Reprogrammabilité
Vitesse de
reprogrammation
Volatile
Surface
Technologie
Non
Non
Non
-
Non
Non
Non
++++
++++
+++
Bipolaire
CMOS
CMOS
Oui (hors du circuit)
+
Non
+++
UVCMOS
Oui (dans le circuit)
++
Non
++
EECMOS
Oui (dans le circuit)
+++
Non
+
CMOS
Oui (dans le circuit)
+++
Oui
+
CMOS
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
11
Marché des systèmes embarqués en
Europe
Taux de croissance annuel moyen
de 5.3%
Marché atteignant 62 milliards de
$ en 2023
-> porté par l’IoT, les smart
grids, les véhicules
intelligents, …
www.gminsights.com/
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
12
Marché des FPGAs
Taux de croissance annuel
moyen de 8.4% entre 2015-2022
En 2013 : 47% du marché - Xilinx
45% du marché - Altera+ Lattice
Autres entreprises importantes :
-Microsemi,
-Achronix,
-Tabula,
-Cypress Semiconductors,
-Quick Logic,…
www.radiantinsights.com
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
13
Positionnement des circuits
logiques programmables
Circuits intégrés pour la conception de systèmes
Circuits classiques
Processeurs,
DSP,
Périphériques,
Mémoires, …
ASIC
Full Custom
Pré-diffusés
Précaractérisés
-Sea of gates
-Gate array
-Standard Cells
-Cell-based
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
CLP
-SPLD : PAL,..
-CPLD,
-FPGA
14
2. Les circuits programmables
(Programmable Logic Devices)
PLD / CLP
SPLD : Simple Programmable
Logic Device
CPLD : Complex
Programmable Logic Device
PAL : Programmable Array Logic
PLA : Programmable Logic Array
GAL : Generic Array Logic (Lattice)
PROM :
UVPROM, …
FPGA : Field Programmable Gate
Array
Type SRAM
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
Type Flash,
Anti-fusible,…
15
SPLD : Simple Programmable Logic
Device
•Principe : Toute fonction peut s’exprimer sous la forme d’un produit de min-termes (cas
particulier de la somme de produits)
•Un min-terme est un produit d’éléments dans lequel chaque variable apparaît une seule fois
• Une fonction à n variables a 2n min-termes
•Ex n=2 : f(x,y) -> x’y’ ,xy’ ,x’y ,xy
•Elle est facilement identifiable à l’aide d’une table de vérité
x’y’
x’y
x=0, y=0
x=0, y=1
xy’
xy
x=1, y=0
x=1, y=1
Le circuit est donc composé d’une matrice de portes
AND et d’une matrice de portes OR prédiffusées
Seule l’interconnexion est programmable
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
16
PAL : Programmable Array of Logic
Seule l’interconnexion de la matrice (AND) se programme
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
17
PLA : Programmable Logic Array
Les deux matrices AND/OR sont programmables
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
18
Compromis
Flexibilité
Performances
PLA
++
-
PAL
+
++
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
19
Simple Programmable Logic Device
or Sequential PAL
•Introduction des registres => Séquentiel, bascule D
-> Permet d’utiliser des sorties en entrées
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
20
3. Les CPLDs (Complex
Programmable Logic Devices)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
21
Limitations du PLD
•Impossibilité d’implémenter des fonctions à multi-niveaux,
de partager des produits entre fonctions
•Avec les CPLDs, on peut non-seulement programmer la
fonctionnalité des cellules mais aussi les interconnexions
entre cellules
•Contrairement aux FPGAs, il n’y a qu’un seul chemin entre
deux points
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
22
Complex PLD
•L e s
CPLDs
r e g r o u p e n t
plusieurs PLD
interconnectés par
une matrice
d’interconnexions
programmables
PLD
E/S
PLD
Interconnection Matrix
PLD
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
E/S
PLD
23
Le premier CPLD (Altera)
•En 1984, Altera fournit une première solution utilisable de CPLD
•Utilisée pour le prototype rapide
•Architecture : en ensemble de macro-cellules et un réseau
d’interconnexions
Quelques chiffres :
• 24000 portes dont
12000 utilisables
• Equivalent à 50 à 100
PALs
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
24
Les CPLDs actuels (Altera)
•Aujourd’hui, Altera produit la série appelée MAX (Multiple
Array Matrix)
altera.com
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
25
Limitations
•Problème au niveau de la scalabilité quadratique de la matrice
d’interconnexion entre les PLDs,
•limitant la taille des designs à prototypes
•Mais les CPLDs offre de la prédictibilité au niveau des temps
d’interconnexion
A titre d’exemple, la série MAX10 d’Altera délivre des CPLDs contenant de 2k à
50k d’éléments logiques (LE)
Les FPGAs Stratix-10 possèdent de 484k à 5500k de LEs
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
26
4. Les FPGAs (Field Programmable
Gate Arrays)
•Principe général
•Structure
•Architecture des FPGAs (Xilinx et Altera)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
27
CPLD -> FPGA
•1 9 8 5 , X i l i n x l a n c e l e p r e m i e r F i e l d
Programmable Gate Array (FPGA), le XC2064
(800 portes, 2um)
•La principale différence est sa scalabilité
sans perte de performances
•S o n i n c o n v é n i e n t e s t l e m a n q u e d e
prédictibilité des temps d’interconnexion
source image : siliconpr0n.org
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
28
Différences
•Les cellules logiques sont placées dans une topologie donnée, et reliées par une
infrastructure d’interconnexion.
•Leur fonction est programmable,
•Les chemins entre 2 cellules sont multiples et les temps de propagation ne sont connus
qu’après le routage!
•Les cellules externes (IO cells) ne sont pas programmables fonctionnellement mais en :
-direction,
-tension,
-bufferisation,…
•Avantage majeur : LE TEMPS DE CONCEPTION
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
29
Architecture générale
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
30
Xilinx Virtex-2
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
31
Comparaison avec le Pentium IV
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
32
Pourquoi les FPGAs ?
80% des designs
d’ASIC peuvent être
prototypés sur FPGA
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
33
Pourquoi les FPGAs ?
Besoin de
prototypage rapide
sur FPGA pour
diminuer les coûts
de développement
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
34
Pourquoi les FPGAs ?
Réduction du Time-To-Market
Time-To-Market
Potential Sales Achieved
First-to-Market
100 %
3 months late
73 %
6 months late
53 %
9 months late
32 %
12 months late
9 %
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
Pertes allant de 27 %
à 3 mois et jusqu’à
91% avec un an de
retard
35
Principe simplifié
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
36
Principe simplifié
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
37
Fichier de configuration : le bitstream
•Le bitstream représente le fichier de configuration de
l’ensemble des éléments configurables du circuit
•Un transfert de bitstream est nécessaire à la mise sous
tension (CPLD, SRAM) et à chaque reconfiguration
(EPROM)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
38
Flot de conception
du FPGA
Description HDL, schématique
Simulation
Fonctionnelle
Synthèse
Les étapes dites
d’implémentation
sont dépendantes
du FPGA choisi
Implémentation
Placement
Simulation
Temporelle
Routage
Génération du Bitstream
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
39
Configuration
• Reconfiguration statique
-Tout le bitstream du design est chargé dans le FPGA
-L’exécution est interrompue
• Reconfiguration partielle statique
-Seule une portion du bitstream est chargée sur le FPGA,
-l’exécution est interrompue pendant une durée plus petite
• Reconfiguration dynamique partielle
-Une portion du FPGA est reconfigurée pendant que le reste continu de
s’exécuter (-> SRAM)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
40
Architecture des FPGAs
• Architecture générale
CLB : Configurable Logic Block
Structure générale d’un FPGA
Schéma de base d’un bloc logique
configurable (CLB)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
41
Architecture des FPGAs
• 2 types d’architecture qui diffèrent selon la complexité du bloc logique
élémentaire (CLB)
-Architecture à grains fins : la cellule est constituée de simples blocs logiques :
. quelques portes logiques
. 1 FF (Flip-Flop)
-Architecture à grains épais : la cellule correspond à un chemin de données
configurable, elle est constituée de larges blocs logiques :
. 2 ou plus LUT (Look-Up Table)
. 2 ou plus FF (Flip-Flop
• Un circuit à grain fin implique un grand nombre de cellules et donc un routage plus
complexe
• A l’inverse du circuit à grain épais mais exploite moins bien sa structure
(utilisation des cellules)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
42
Elément de base du FPGA : Le CLB
• CLB : Configurable Logic Block
• Il est constitué de :
✴ Un ensemble configurable d’entrées
✴ Plusieurs LUT à 2,3,4,5 entrées
✴ Un système de connexions internes
✴ Un élément séquentiel : registre, latch
• Il permet donc d’implanter des fonctions séquentielles, combinatoires
ou les deux
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
43
La Look-Up Table (LUT)
• La LUT est une mémoire permettant d’implémenter une table de
vérité
Ainsi, une valeur de sortie est associée pour chaque combinaison de
n entrées.
• Exemple d’une LUT à 2 entrées -> 2^2 combinaisons d’entrées
A
B
S
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Fonction XOR implémentée
sous forme d’une mémoire
0
1
1
MUX 4 vers 1
0
A
B
S
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
44
Les interconnexions
• Le réseau d’interconnexion est prédiffusé,
• Il existe plusieurs chemins entre deux ports,
• Chaque point de programmation est contrôlé par un bit de SRAM (5
transistors)
Cellule SRAM
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
45
Les blocs
d’Entrée/Sortie
• Possibilités :
.Entrée et/ou
sortie directe,
.Entrée et/ou
sortie mémorisée
Driver de
sortie à 3
états
adaptation
électrique
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
46
Autres blocs dans un FPGA
• Distribution et génération d’horloge (PLL, DLL…)
• Blocs mémoires embarqués
• Blocs spécifiques
- bloc matériel DSP (multiplieurs, additionneurs, registre)
- processeur embarqué,
- High-speed serial transceivers
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
47
Vue générale
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
48
Les FPGAs Xilinx
• 1984, premier FPGA appelé alors LCA (Logic Cell Array)
• Aujourd’hui, 1er fournisseur devant Altera
• Plusieurs séries de circuits :
-Virtex
-Spartan (Low-cost)
-Artix (Low-power)
-Kintex
Et Des SoCs :
-ZynQ-7000 combinant 1 dual Core ARM cortex A9 et un FPGA série 7
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
49
Les FPGAs Xilinx
2 fonctions de 4 variables
ou 1 fonction à 5 variables
2 bascules D
• Le XC4000 (ancien, 1999)
contient plusieurs milliers de
cellules et nécessite 650 bits de
configuration pour chaque
cellule et ses interconnexions.
• Le chargement du bitstream
prend plusieurs milli-secondes
• Il est impossible de configurer
une partie du FPGA
CLB simplifié du XC4000
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
50
Architecture du Virtex-2 Pro (~2002)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
51
Architecture du CLB des Virtex-6
(~2009)
• 1 slice possède 4 LUTs, 8 FF, des
MUX, fonctions logiques.
-SliceL -> Fonction Logique et
arithmétique
-SliceM -> Fonction Logique et
Mémoire
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
52
Architecture du CLB
des Virtex-6 (~2009)
• Architecture simplifiée d’un
slice pour les FPGAs Virtex-6
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
53
Architecture du CLB
des Virtex-6 (~2009)
• Architecture simplifiée d’un
slice pour les FPGAs Virtex-6
LUT/RAM/SRL
MUX
Carry logic (retenue propagée
verticalement)
FF et FF/Latch
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
54
Virtex-6 vs Spartan-6
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
55
Dimensionnement du circuit
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
56
Configuration via des trames
Chaque frame de configuration comporte 81x32 bits = 2592 bits
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
57
Reconfiguration dynamique partielle
• Méthodes de reconfiguration supportées par le Virtex-7 de Xilinx (SoC)
Le procédé de reconfiguration dynamique peut être initié par un
processeur externe ou par la logique interne du FPGA :
-Extérieurement : Utilisation l’interface série de configuration, le port
JTAG, ou le Processor Configuration Access Port (PCAP)
-Intérieurement : utilisation du port ICAP (Internal Configuration Access
Port) grâce à une machine à état ou d’un processeur embarqué (ex:
MicroBlaze…)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
58
Reconfiguration dynamique partielle
• ICAP : Grâce à ce port, il est possible de lire la configuration actuelle
d’une partie du FPGA, de la modifier puis de la recharger
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
59
Les mémoires - Xilinx
Virtex&Spartan-6
• Bloc mémoire de base double
ports de 36kB
• Configurations supportées :
-32Kx1
-16Kx2
-8Kx4
-4Kx9(or8)
-2Kx18(or16)
-1Kx36(or32)
-512x72(or64)
• Possibilité de cascader 2 blocs
RAM adjacents (64kB)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
60
Environnement de conception
• ISE ( Integrated Software Environment) Design Suite
• VIVADO : Préconisé pour le développement de design sur la série
7 des FPGAs de Xilinx (SoC)
-Suppléments de Vivado :
.Synthèse de haut niveau (C/C++)
.nouvel algo de placement/routage
.Réduction de l’empreinte mémoire (4X plus rapide)
.Développement système centré autour de la réutilisation
d’IP
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
61
Utilitaire d’IP Xilinx
Xilinx Core
Generator (ISE)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
62
Quelques plateformes
• Xilinx ML605
• ZedBoard (Zynq)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
63
Architecture des FPGAs Altera
• 1983, Fondation d’Altera
• 1er circuit commercialisé en 1984 (Europe 1985) : l’EP300
• 1er CPLD en 1988 : MAX (Multiple Array Matrix)
• 1992, 1er FPGA : le Flex8000 (15k portes)
• Plusieurs séries de circuits FPGA:
-Stratix,
-Arria
-Cyclone,
-Max (structured Asic, non-volatile)
Et Des SoCs :
-Arria 10, Stratix10, Arria V et Cyclone V
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
64
Le Flex8000
• Technologie Flex (Flexible Logic Element matriX)
• Utilisation d’une RAM pour stocker la configuration
• Programmation rapide série ou parallèle
• Elément principal est appelé LAB (Logic Array Block) et qui est
constitué de LE (Logic Element)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
65
Le Flex8000
• 1 LAB = 10 LEs
• Routage suivant
ligne et colonne
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
66
Architecture du Logic Element
(Flex 8000)
• 1 LAB = 10 LEs (Element de base)
LUT-4 : implantation de fonction
combinatoire à 4 entrées
Carry Chain : propagation de
retenue entre LE (<1ns)
Mise en cascade : utilisé pour des
fonctions nécessitant la propagation
de signaux (additionneurs,…)
1 bascule configurable (D, T, JK,
RS) ou possibilité de la supprimer
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
67
Architecture du bloc IO (Flex8000)
• IO Element :
Contient un buffer
bidirectionnel + un registre
permettant d’augmenter la
vitesse :
-rapide temps de setup en
entrée
-sortie rapide (clock-tooutput)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
68
Les FPGAs Cyclone (IV)
• Technologie SRAM
• FPGA très faible coût,
faible consommation
• 6K à 150K d’éléments
logiques (LE)
• Jusqu’à 6,3 Mb de
mémoire embarquée
• Jusqu’à 360 18x18
multiplieurs DSP
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
69
Les FPGAs Cyclone (IV)
• Technologie SRAM
• FPGA très faible coût, faible
consommation
• 6K à 150K d’éléments logiques
(LE)
• Jusqu’à 6,3 Mb de mémoire
embarquée
• Jusqu’à 360 18x18
multiplieurs DSP
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
70
Les FPGAs Cyclone (IV)
• Architecture du LE
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
71
Les FPGAs Cyclone (IV)
• Architecture du LE :
2 modes de configuration
-Mode normal :
-Mode arithmétique
fonctions logiques et combinatoires
fonctions arithmétiques (compteur, adder, comp, acc…)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
72
Les interconnexions
(Cyclone IV)
• LAB interconnect :
Interconnexions en lignes et
colonnes et les sorties du
même LAB + connexions aux
LAB adjacents
• Local interconnect :
connexion rapide entre LEs
du même LAB
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
73
Comparaison Xilinx CLB / Altera LE
Xilinx
Virtex-6
Altera
Stratix 6
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
74
Les mémoires - Altera
Le système TriMatrix (ex:Stratix II)
• 3 tailles de mémoires
embarquées pour adresser les
différents besoins
-Petite Fifo -> M512
-mémoire programme de
processeur -> M4K
-buffer de trame vidéo -> MRAM
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
75
Les mémoires - Altera
Le système TriMatrix (ex:Stratix II)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
76
Comparaison des blocs DSP
Xilinx DSP48E2
Altera Variable-Precision DSP block
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
77
Comparaison des blocs DSP
Xilinx DSP48E2
Altera Variable-Precision DSP block
Mêmes éléments : Pré-additionneurs
Multiplieurs
Accumulateurs
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
78
Distribution d’horloge
Global Clocks
Cyclone V clock management
Regional Clocks
Virtex-6 clock management
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
79
Vue générale Stratix
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
80
Quelques plateformes d’Altera
DE-2 board (Cyclone II)
DE-5 board (Stratix V)
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
81
Outil de conception
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
82
Utilitaire d’IP
Altera
MegaWizard
Plug-In Manager
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
83
Conclusion
• FPGA :
-Circuit reconfigurable qui a tué l’ASIC
-Performances inférieures mais flexibilité accrue
-Le temps et les outils de conception sont nettement
inférieures
-Possibilité de reconfiguration partielle en cours d’exécution
-Contrainte limitante est le temps de reconfiguration
-Conception possible de SoC -> besoin de nouveaux outils
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
84
Prochain cours …
•Le microprocesseur
NIOS-II d’ALTERA
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
85
Bibliographie
[1] B. Miramond, ‘‘Conception des SoCs’’, http://perso-etis.ensea.fr/miramond/Enseignement/M2/
SoC.html
[2] B. Miramond, ‘‘SystemC, Joined Design at System Level’’,
[3] A. Tisserand, ‘’Introduction aux circuits FPGAs’’, Séminaire MIM, 2003
[4] Altera, Logic Elements and Logic Array Blocks in Cyclone IV Devices, in Cyclone IV Device Handbook, Vol.
1, Nov. 2009
[5] Altera, Flex8000 Programmable Logic Device Family, Datasheet ver. 11.1, January 2003
[6] Xilinx, XC4000E and XC4000X Series Field Programmable Gate Arrays, Product Specification, v1.6, 1999
[7] Xilinx, Xilinx FPGA Embedded Memory advantages, White Paper: Virtex-6 and Spartan-6 Families, Feb.
2010
ARCHITECTURE POUR LES SYSTÈMES MULTIMÉDIAS
86
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