Modélisation, analyse et optimisation des performances des circuits asynchrones multi-protocoles

par Eslam Yahya

Thèse de doctorat en Micro et nano-électronique

Sous la direction de Marc Renaudin et de Laurent Fesquet.

Soutenue en 2009

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    Les circuits asynchrones suscitent de nombreux intérêts à bien des égards. Cependant la modélisation, l'analyse et l'optimisation des circuits asynchrones constituent des pierres d'achoppement à la diffusion de cette technologie sur un plan commercial. Ce travail vise le développement de modèles de circuits asynchrones capables de retranscrire efficacement les protocoles « poignée de main ». Sur la base de ces modèles, une technique d'analyse rapide et précise des circuits a été développée. Cette technique offre un support complet pour l'analyse de délais statistiquement variables et pour différentes structures de circuit (linéaire / non linéaire, sans / avec condition). Elle permet de réaliser des analyses statiques de timing, de consommation électrique et des effets des variabilités sur les circuits asynchrones. En sus de ces méthodes de modélisation et d'analyse, une technique d'optimisation a été développée. Cette technique d'optimisation est basée sur une réduction du nombre de registres asynchrones à un nombre minimal capable de satisfaire les contraintes de performance. L'utilisation des méthodes proposées a permis l'étude de différents protocoles asynchrones et de leurs impacts sur la vitesse, la consommation et la variabilité des procédés de fabrication. Les méthodes proposées ont été validées grâce à un jeu d'outils logiciels écrits en C + +, Java et Matlab. Ces outils se sont avérés rapides, efficaces et dotés d'une très bonne précision de calcul.


  • Résumé

    Asynchronous circuits show potential interest from many aspects. However modeling, analysis and optimization of asynchronous circuits are stumbling blocks to spread this technology on commercial level. This thesis concerns the development of asynchronous circuit modeling method which is based on analytical models for the underlying handshaking protocols. Based on this modeling method, a fast and accurate circuit analysis method is developed. This analysis provides a full support for statistically variable delays and is able to analyze different circuit structures (Linear/Nonlinear, Unconditional/Conditional). In addition, it enables the implementation of timing analysis, power analysis and process-effect analysis for asynchronous circuits. On top of these modeling and analysis methods, an optimization technique has been developed. This optimization technique is based on selecting the minimum number of asynchronous registers required for satisfying the performance constraints. By using the proposed methods, the asynchronous handshaking protocol effect on speed, power consumption distribution and effect of process variability is studied. For validating the proposed methods, a group of tools is implemented using C++, Java and Matlab. These tools show high efficiency, high accuracy and fast time response.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 53 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/INPG/0145/D
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  • Cote : TS09/INPG/0145
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