Synthèse automatique de circuits numériques à partir de spécifications temporelles

par Fatemeh Javaheri

Thèse de doctorat en Nanoélectronique et nanotechnologie

Sous la direction de Dominique Borrione et de Katell Morin-Allory.

Le président du jury était Philippe Coussy.

Le jury était composé de Dominique Borrione, Katell Morin-Allory.

Les rapporteurs étaient Paolo Prinetto, Rolf Drechsler.


  • Résumé

    Les travaux présentés dans cette thèse visent à produire automatiquement des prototypes de circuits de communication et de contrôle à partir de spécifications temporelles déclaratives. Partant d'un ensemble de propriétés écrites en langage PSL, nous produisons un modèle RTL synthétisable automatiquement. La méthode proposée est modulaire, contrairement aux méthodes publiées antérieurement qui étaient fondées sur la théorie des automates. Pour chaque propriété, nous produisons un composant qui observe certains opérandes et génère des chronogrammes pour les autres opérandes : le module réactif. Tout d'abord, une bibliothèque des modules réactifs primitifs a été développée pour les opérateurs FL et SERE. Pour ce faire, une relation de dépendance a été définie pour chaque opérateur : fondée sur la sémantique de l'opérateur, elle exprime la dépendance entre ses opérandes. Ensuite, la relation de dépendance de chaque opérateur est interprétée comme un composant matériel qui met en œuvre l'opérateur : c'est le module réactif primitif de l'opérateur. À l'aide de cette formalisation, nous proposons une méthode pour déterminer automatiquement quels signaux d'une propriété sont observés et lesquels sont générés. Dans le cas où il n'est pas possible de déterminer le sens du signal, un solveur est ajouté pour identifier la valeur du signal. Le solveur sert aussi à déterminer la valeur d'un signal généré par plusieurs propriétés. Le circuit final est l'interconnexion des modules réactifs et des solveurs pour l'ensemble des propriétés. Un outil prototype, SyntHorus2, qui est une extension d'HORUS, a été mis développé. Il prend les propriétés PSL comme entrées et génère le code VHDL synthétisable du circuit. En outre, il génère des propriétés complémentaires pour vérifier si l'ensemble des spécifications est cohérent et complet. La méthode est efficace et synthétise des circuits de commande en quelques secondes. Les résultats que nous avons obtenus sur des jeux d'essais classiques montrent que notre technique compile les propriétés plus efficacement que les outils prototypes qui l'ont précédée.

  • Titre traduit

    Automatic synthesis of digital circuits from temporal specifications


  • Résumé

    The work presented in this thesis aims at automatically prototype communication and control designs from declarative temporal specifications. From a set of PSL properties, we produce a synthesizable RTL design automatically. The proposed method is modular, in contrast to previously published methods that were based on automata theory. From each property, we produce a component that observes some operands and generates waveforms for the other operands: the reactant. First, a library of primitive reactants has been provided for FL and SERE operators. To this goal, a dependency relation is defined for each operator that expresses the dependency among its operands using the operator's semantics. Then, the dependency relation of each operator is interpreted as a hardware component that implements the operator: the operator's primitive reactant. Using this formalization, a method is proposed to automatically decide which signals of a property are observed and which are generated. In the cases when specifying the signal direction is not possible, a solver is implemented to identify the signal value. In addition, the way of identifying the value of the signal that is generated in several properties is addressed. The final circuit is the interconnection of the properties' reactants and solvers. A prototype tool SyntHorus2, which is an extension to HORUS, has been developed. It takes PSL properties as its inputs, and generates the synthesizable VHDL code of the circuit. In addition, it generates some complementary properties to verify if the set of specification is coherent and complete. The method is efficient, and synthesizes control circuits in a few seconds. Results obtained on classical benchmarks show that our technique compiles properties more efficiently than previous prototype tools.


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