Thèse soutenue

Encodage de données programmable et à faible surcoût, limité en disparité et en nombre de bits identiques consécutifs
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Julien Saade
Direction : Frédéric Pétrot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mathématiques et Informatique
Date : Soutenance le 03/06/2015
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’informatique et de la microélectronique pour l’architecture des systèmes intégrés (Grenoble ; 1994-....)
Jury : Président / Présidente : Bernard Tourancheau
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Divel, Joel Huloux
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Sentieys, Michel Paindavoine

Résumé

FR  |  
EN

Grace à leur simplicité de routage, la réduction du bruit, de la consommation d'energie, d'espace de routage et d'interférences électromagnétiques en comparaison avec les liaisons parallèles, les Liaisons Série Haut Débit (High-Speed Serial Links) se trouvent aujourd'hui dans la grande majorité des systèmes sur puce (SoC) connectant les différents composants : la puce principale avec ses entrées/sorties, la puce principale avec une autre puce, la communication inter-processeurs etc…Par contre, changer des liaisons parallèles pour utiliser des liaisons séries haut débit présente plusieurs défi : les liaisons série haut débit doivent tourner à des fréquences plus élevées que celle des liaisons parallèles pour atteindre plusieurs Gigabits par seconde (Gbps) pour garder le même débit que celui des liaisons parallèles, tout en répondant à l'augmentation exponentielle de la demande de débit. L'atténuation du signal sur le cuivre augmente avec la fréquence, nécessitant de plus en plus d'égaliseurs et de techniques de filtrage, et donc augmentant la complexité du design et la consommation d'énergie.L'une des façons pour optimiser le design avec des hautes fréquences c'est d'intégrer l'horloge dans la ligne de données, car une ligne d'horloge implique plus de surface de routage et elle pourra bien devenir une source d'interférences électromagnétiques (EMI). Une autre bonne raison pour utiliser une horloge intégrée c'est que la déviation du signal d'horloge par rapport au signal de data (skew en anglais) devient difficile à contrôler sur des fréquences élevées. Des transitions doivent donc être assurées dans les données transmises, pour que le récepteur soit capable de se synchroniser et de récupérer les données correctement. En d'autres termes, le nombre de bits consécutifs, aussi appelé la Run Length (RL) en anglais doit être réduit ou borné à une certaine limite.Un autre défi ou caractéristique à réduire ou borner dans les données à transmettre est la différence entre le nombre de bits à 1 et le nombre de bits à 0 transmis. On l'appelle la disparité RD (de l'anglais Running Disparity). Les grands écarts entre le nombre de bits à 1 et les bits à 0 transférés peuvent provoquer un décalage du signal par rapport à la ligne de base. On appelle ça le Baseline Wander en anglais (BLW). Le BLW pourra augmenter le taux de bits erronés (Bit Error Rate – BER) ou exiger des techniques de filtrage et d'égalisations au récepteur pour être corrigé. Cela va donc augmenter la complexité du design et la consommation d'énergie.Pour assurer une RL et une RD bornées, les données à transmettre sont généralement encodés. A travers le temps, plusieurs méthodes d'encodages ont été présentées et utilisées dans les standards ; certaines présentent de très bonnes caractéristiques mais au cout d'un grand nombre supplémentaire de bits, en anglais appelé Overhead, affectant donc le débit. D'autres encodages ont un overhead moins important mais n'assurent pas les mêmes limites de RL et de RD, et par conséquence ils nécessitent plus de complexité analogique pour corriger les conséquences et donc augmentant ainsi la consommation d'énergie.Dans cette thèse, on propose un nouvel encodage de données qui peut borner la RD et la RL pour les bornes souhaités, et avec un très faible cout sur la bande passante (l'overhead). Ce codage permet de borner la RL et la RD aux mêmes limites que les autres codages et avec un overhead 10 fois moins important.Dans un premier temps on montre comment on peut borner la RL à la valeur souhaitée avec un codage à très faible overhead. Dans un second temps on propose un encodage très faible cout pour borner la RD à la valeur souhaitée aussi. Ensuite on montrera comment on pourra fusionner ces deux encodages en un seul, pour construire un encodage de données programmable et à faible cout de bande passante, limité en disparité et en nombre de bits identiques consécutifs.