Estimation et Optimisation de la Consommation lors de la

Estimation et Optimisation de la Consommation lors de
la conception globale des syst`emes autonomes
Patricia Guitton
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Patricia Guitton. Estimation et Optimisation de la Consommation lors de la conception globale
des syst`emes autonomes. Autre. Universit´e Nice Sophia Antipolis, 2004. Fran¸cais. <tel-
00007496v2>
HAL Id: tel-00007496
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007496v2
Submitted on 24 Nov 2004
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UNIVERSITE DE NICE-SOPHIA ANTIPOLIS - UFR Sciences
Ecole Doctorale de Sciences & Technologies de l’Information et de la
Communication
T H E S E
pour obtenir le titre de
Docteur en Sciences
de l'UNIVERSITE de Nice-Sophia Antipolis
Discipline : (ou spécialité) Electronique
présentée et soutenue par
AUTEUR Patricia GUITTON
Estimation et Optimisation de la Consommation lors de la conception
globale des systèmes autonomes
Thèse dirigée par Michel AUGUIN
soutenue le jeudi 14 Octobre 2004
Jury :
M. Jean-Marc Delosme Professeur rapporteur
Mme Nathalie Julien Professeur rapporteur
Mme Donatella Sciuto Professeur rapporteur
M. Michel Auguin Directeur de recherche examinateur
Mme Cécile Belleudy Maître de Conférences examinateur
M. Alain Anglade invité (ADEME) examinateur

Table des matières
Table des matières 5
Table des matières
I. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.1.Complexité accrue des applications pour des systèmes sur puce plus petits. 8
I.2.Contenu de ce mémoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
II.Chapitre II : Etat de l’art de la consommation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
II.1.Estimer et réduire la Consommation au niveau technologique . . . . . . . . . . 14
II.2.Estimer et réduire la Consommation au niveau logique . . . . . . . . . . . . . . . . 20
II.3.Estimer et réduire la Consommation au niveau processeur . . . . . . . . . . . . . 25
II.4.Estimer et réduire la consommation au niveau système . . . . . . . . . . . . . . . . 36
II.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
III.Chapitre III : Synthèse d’un système autonome basse consommation . . . . . . . . . . . 47
III.1.Le partitionnement dans la conception conjointe logiciel/matériel. . . . . . . 48
III.2.L’ordonnancement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
III.3.Le Partitionnement basse consommation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
III.4.L’ordonnancement basse consommation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
III.5.Description de l’environnement CODEF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
III.6.Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

6 Table des matières
IV.Chapitre IV : Estimation de la consommation d’un système autonome . . . . . . . . . .73
IV.1.Estimation de la consommation de la partie logicielle . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
IV.2.Estimation de la consommation de la partie matérielle . . . . . . . . . . . . . . . . 85
IV.3.Estimateur de la consommation au niveau système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
IV.4.Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
V.Chapitre V : Optimisation de la consommation lors de la conception et Résultats . .95
V.1.Etape d’allocation/ordonnancement optimisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
V.2.Exploitation de la technique d’ajustement conjoint en tension et en fréquence 106
V.3.Gestion des modes basse consommation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
V.4.Conclusions et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
VI.Conclusions et Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
VII.Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
VIII.Annexe : Modèles de consommations des DSP OAK et PALM . . . . . . . . . . . . . . . .161
VIII.1.Méthode de mesures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
VIII.2.Modèle de consommation du DSP OAK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
VIII.3.Modèle de consommation du DSP PALM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
VIII.4.Comparaison des consommations des deux types de DSP . . . . . . . . . . . . 178

Remerciements
Cette thèse s’est effectuée à l’Université de Nice Sophia-Antipolis
et plus spécialement au sein du laboratoire d’Informatique, Signaux et
Systèmes de Sophia-Antipolis (I3S) dans l’équipe MOSARTS (MOdéli-
sation et Synthèse d’ARchitecture pour le Traitement du Signal) dont les
études sont orientées vers les méthodes de co-conception logiciel/maté-
riel d’applications de traitement du signal.
Je tiens particulièrement à remercier Mme Belleudy et M. Auguin
qui ont co-encadré cette thèse, pour leur disponibilité, leurs conseils quo-
tidiens, et leur bonne humeur quotidienne.
Tous mes remerciements à Mme Julien et Mme Sciuto et à M.Jean-
Marc Delosme pour avoir rapporté sur mon mémoire de thèse. Je tiens à
leur exprimer ma gratitude pour l’intérêt qu’ils ont porté à mes travaux.
Je remercie tous les membres de l’équipe pour les conseils et
l’ambiance sympathique dans laquelle ce travail s’est déroulé.
Je remercie les directeurs successifs du Laboratoire I3S pour
m’avoir accueilli, M. Bernhard en premier, puis, M. Fédou.
Une reconnaissance particulière pour Patrick Balestra, qui, en plus
du café quotidien que nous prenions avec l’équipe, intervenait rapide-
ment sur tous les problèmes administratifs.