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R T S 6 : C o n c e p t i o n e t p r o g r a m m a t i o n d e

S y s t m e s E m b a r q u s

c o u r s 1 : I n t r o d u c t i o n a u x s y s t m e s

e m b a r q u s

A n t o i n e F r a b o u l e t , F a b r i c e J u m e l , L i o n e l M o r e l , T a n g u y R i s s e t

t a n g u y . r i s s e t @ i n s a - l y o n . f r

L a b C I T I , I N S A d e L y o n

I n t r o d u c t i o n

P r o c e s s e u r s e m b a r q u s

i n t r o d u c t i o n a u M S P 4 3 0

P r s e n t a t i o n d e s S o C

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P l a n d u c o u r s 1 ( 2 H )

n

I n t r o d u c t i o n g n r a l e a u x s y s t m e s e m b a r q u s

n

A r c h i t e c t u r e d e s p r o c e s s e u r s e m b a r q u s

n

P r s e n t a t i o n r a p i d e s d u M S P 4 3 0

n

S y s t m e s s u r p u c e s


l U n p e u d h i s t o i r e

l A u j o u r d h u i




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U n p e u d h i s t o i r e







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n

F i n d u X I X m e s i c l e : d m o n s t r a t i o n d u p o t e n t i e l d e s

t e c h n o l o g i e s l e c t r o n i q u e s p o u r l e s t r a n s m i s s i o n s s a n s fi l .

n

S e c o n d e g u e r r e m o n d i a l e

u

A p p l i c a t i o n a u c a l c u l ( d c r y p t a g e )

u

P r e m i e r s o r d i n a t e u r s ( E N I A C )

n

1 9 4 7 - 1 9 5 4

u

I n v e n t i o n p u i s c o m m e r c i a l i s a t i o n d e s t r a n s i s t o r s

s e m i - c o n d u c t e u r s

u

L e s t r a n s i s t o r s r e m p l a c e n t l e s p o s t e s r a d i o t u b e s

n

A n n e s 6 0 e t 7 0 : p r e m i e r s c i r c u i t s i n t g r s , L S I







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n

1 9 6 0 - 2 0 0 2

u

R d u c t i o n d e s t a i l l e s d e t r a n s i s t o r s ( 1 0 0 0 0 )

u

v o l u t i o n a n t i c i p e ( l o i d e M o o r e )

u

I n d u s t r i e a u c o e u r d e l a c r o i s s a n c e c o n o m i q u e d e s 5 0

d e r n i r e s a n n e s

u

A u g m e n t a t i o n e x p o n e n t i e l l e d e s p e r f o r m a n c e s

n

P u i s s a n c e ( J o y ) : M I P S = 2

a n n e 1 9 8 4

n

D e n s i t ( M o o r e ) : T r a n s i s t o r s p a r p u c e = 2

a n n e 1 9 6 4

n

D e n s i t d e s s u p p o r t s m a g n t i q u e s M a x i m a l A r e a l

D e n s i t y ( F r a n k ) : M A D = 1 0

a n n e 1 9 7 1

1 0

n

S t a g n a t i o n d e s p e r f o r m a n c e s p o u r l a r a p i d i t d a c c s

a u x d i s q u e s R A I D ( m u l t i p l i c a t i o n s d e s d i s q u e s ) e t

c a c h e s .







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A u j o u r d h u i

n

C i r c u i t s m i x t e s a n a l o g i q u e / d i g i t a l ( t l c o m m u n i c a t i o n s )

n

M i c r o - s y s t m e s ( c a p t e u r s , a c t i o n n e u r s i n t g r s )

n

N a n o - t e c h n o l o g i e s ( h o r i z o n 5 1 0 a n s )

n

T a i l l e d e g r a v u r e : 9 0 n m

n

C o t s d e R & D d e p l u s e n p l u s l e v s

n

L a d e m a n d e ( o r d i n a t e u r s , t l p h o n e s m o b i l e s , e t c . ) s t a g n e

n

P e u d e p r o d u i t s v r a i m e n t n o u v e a u x ( V H S = > D V D ,

c a m s c o p e s = > n u m r i q u e s , t l p h o n e s fi x e s = > m o b i l e s )

n

C r i s e fi n a n c i r e e t c o n o m i q u e d e s T I C



l P r o c e s s e u r s e m b a r q u s

l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e

l C l a s s i fi c a t i o n

l C h a r a c t r i s t i q u e s



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l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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P a r t d e m a r c h

n

Q u e l e s t l e l e m i c r o p r o c e s s e u r l e p l u s v e n d u ?

u

R p o n s e c l a s s i q u e : " L e P e n t i u m : 9 2 % d u m a r c h "

n

F a u x ! . . . . . .

u

E n f a i t l e s P e n t i u m n e r e p r s e n t e n t q u e 2 % d e s

m i c r o p r o c e s s e u r s v e n d u s d a n s l e m o n d e .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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C o n t r a d i c t i o n ?

n

A l o r s d o u v i e n t l a p o s i t i o n d I n t e l ( 1 6 % d u m a r c h d e s

s e m i - c o n d u c t e u r s ) ?

n

p r o c e s s e u r s : 2 % d u s i l i c i u m , 3 0 % d e s r e v e n u s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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E t a u s e i n d e s p r o c e s s e u r s

n

3 m i l l i a r d s d e p r o c e s s e u r s 8 b i t s v e n d u s p a r a n ( 8 0 5 1 , 6 8 0 5

e t c . )

n

3 2 b i t s ( P e n t i u m , A t h l o n , m a i s a u s s i P o w e r P C , 6 8 0 0 0 , M I P S ,

A R M e t c . )

n

L a p l u p a r t ( 9 8 % ) s o n t e m b a r q u s ( 3 f o i s p l u s d A R M v e n d u s

q u e d e P e n t i u m )




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 1 1 / 1 3 3

V a r i t d e s p r o c e s s e u r s e m b a r q u s

n

L e s a p p l i c a t i o n s s o n t p l u s v a r i e s q u e p o u r l e s o r d i n a t e u r s

n

B e a u c o u p d e p r o c e s s e u r s e m b a r q u s s o n t d e s p r o c e s s e u r s

d e b u r e a u q u i n o n t p a s p e r c s ( M I P S , 6 8 K , S P A R C , A R M ,

P o w e r P C )




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 1 2 / 1 3 3

U n e i m a g e e n 2 0 0 7




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 1 3 / 1 3 3

A r c h i t e c t u r e " V o n N e u m a n " o u " P r i n c e t o n "

n

L a m m o i r e c o n t i e n t l e s d o n n e s e t l e s i n s t r u c t i o n s

n

L u n i t c e n t r a l e ( C P U ) c h a r g e l e s i n s t r u c t i o n s d e p u i s l a

m m o i r e .

n

U n e n s e m b l e d e r e g i s t r e s a i d e l e C P U :

u

C o m p t e u r d i n s t r u c t i o n s ( P r o g r a m c o u n t e r : P C ) ,

u

R e g i s t r e d i n s t r u c t i o n ( I n s t r u c t i o n r e g i s t e r : I R )

u

P o i n t e u r d e p i l e ( s t a c k p o i n t e r : S P )

u

R e g i s t r e s u s a g e g n r a l ( A c c u m u l a t e u r : A )

M e m o r y

P r o c




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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A r c h i t e c t u r e H a r v a r d

n

D o n n e s e t i n s t r u c t i o n s d a n s d e s m m o i r e s s p a r e s

n

A u t o r i s e d e u x a c c s s i m u l t a n s l a m m o i r e .

n

U t i l i s p o u r l a p l u p a r t d e s D S P

u

m e i l l e u r e b a n d e p a s s a n t e

u

P e r f o r m a n c e s p l u s p r d i c t i b l e s

P r o c

M e m o r y

M e m o r y

D a t a

I n s t r u c t i o n




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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L e j e u d i n s t r u c t i o n

n

L e j e u d i n s t r u c t i o n ( I n s t r u c t i o n S e t A r c h i t e c t u r e : I S A ) a u n e

i m p o r t a n c e c a p i t a l e

u

I l d t e r m i n e l e s i n s t r u c t i o n s l m e n t a i r e s e x c u t e s p a r l e

C P U .

u

C e s t u n q u i l i b r e e n t r e l a c o m p l e x i t m a t r i e l l e d u C P U

e t l a f a c i l i t d e x p r i m e r l e s a c t i o n s r e q u i s e s

u

O n l e r e p r s e n t e d e m a n i r e s y m b o l i q u e ( e x : M S P, c o d e

s u r 1 6 b i t s ) :

m o v r 5 , @ r 8 ; c o m m e n t a i r e [ R 8 ] < - R 5

l a b : A D D r 4 , r 5 ; R 5 < - R 5 + R 4

n

D e u x c l a s s e s d e j e u x d i n s t r u c t i o n s :

u

C I S C : C o m p l e x I n s t r u c t i o n S e t C o m p u t e r

u

R I S C : R e d u c e I n s t r u c t i o n S e t C o m p u t e r




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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C I S C : C o m p l e x I n s t r u c t i o n S e t C o m p u t e r

n

U n e i n s t r u c t i o n p e u t d e s i g n e r p l u s i e u r s o p r a t i o n s

l m e n t a i r e s .

E x : u n l o a d , u n e o p r a t i o n a r i t h m t i q u e e t u n s t o r e ,

E x : c a l c u l e r u n e i n t e r p o l a t i o n l i n a i r e d e p l u s i e u r s

v a l e u r s e n m m o i r e .

n

A c c l r a t i o n p a r d e s m c a n i s m e s m a t r i e l s c o m p l e x e s

n

G r a n d e s v a r i a t i o n s d e t a i l l e e t d e t e m p s d e x c u t i o n p o u r l e s

i n s t r u c t i o n s

n

R s u l t e e n u n c o d e c o m p a c t m a i s c o m p l e x e g n r e r .

n

V a x , M o t o r o l a 6 8 0 0 0 , I n t e l x 8 6 / P e n t i u m




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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E x e m p l e : i n s t r u c t i o n s d e l I S A d u P e n t i u m

J E E I P + d i s p l a c e m e n t

J E C o n d i t i o n D i s p l a c e m e n t

4 8

C a l l

C A L L O f f s e t

8 3 2

M o v $ E B X , [ E D I + d i s p l a c e m e n t ]

M O V

6 1

wd r m p o s t b y t e

8

D i s p l a c e m e n t

8

P u s h E S I

P U S H R e g

5

A d d $ E A X , I m m e d i a t e

4

A D D

T e s t $ E D X , I m m e d i a t e

1

17 3 2

I m m e d i a t eP o s t B y t ewT E S T

4

3 2

I m m e d i a t e

13

R e g w

8

3




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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R I S C : R e d u c e d I n s t r u c t i o n S e t C o m p u t e r

n

P e t i t e s i n s t r u c t i o n s s i m p l e s , t o u t e s d e m m e t a i l l e , a y a n t

t o u t e s ( p r e s q u e ) l e m m e t e m p s d e x c u t i o n

n

P a s d i n s t r u c t i o n c o m p l e x e

n

A c c l r a t i o n e n p i p e l i n a n t l e x c u t i o n ( e n t r e 3 e t 7 t a g e s d e

p i p e l i n e p o u r u n e i n s t r u c t i o n ) a u g m e n t a t i o n d e l a v i t e s s e

d h o r l o g e

n

C o d e p l u s s i m p l e g n r e r , m a i s m o i n s c o m p a c t

n

T o u s l e s m i c r o p r o c e s s e u r s m o d e r n e s u t i l i s e n t c e p a r a d i g m e :

S P A R C , M I P S , A R M , P o w e r P C , e t c .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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E x e m p l e : i n s t r u c t i o n s d e l I S A d u M S P

1 5 1 3 1 2 1 1 1 01 4 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 0 1 c o n d i t i o n P C o f f s e t ( 1 0 b i t s )

r e l a t i v e J u m p s

1 5 1 3 1 2 1 1 1 01 4 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

o p c o d e

D e s t r e g .

A d D e s t r e g .

B / W

A s

2 o p e r a n d s i n s t r u c t i o n

1 5 1 3 1 2 1 1 1 01 4 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

1 o p e r a n d i n s t r u c t i o n

0 0

0 0

0 1 o p c o d e

B / W A d

D e s t r e g .

E x e m p l e s :

n

P U S B . B R 4

n

J N E - 5 6

n

A D D . W R 4 , R 4




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 0 / 1 3 3

L e C P U

n

L u n i t d e c o n t r l e c o n fi g u r e l e c h e m i n d e d o n n e s u i v a n t

l i n s t r u c t i o n e x c u t e r .

n

L e x c u t i o n d u n e i n s t r u c t i o n e s t d c o m p o s e e n p l u s i e u r s

p h a s e s d u n c y c l e .

P C I R

P r o c e s s o r

M e m o r y

C o n t r o l u n i t

A L U

D a t a p a t h

R e g i s t e r F i l e

c o n t r o l / S t a t u s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





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L e p i p e l i n e R I S C : e x e m p l e d u M I P S

n

L e p i p e l i n e d p e n d d e l a r c h i t e c t u r e , p o u r l e M I P S :

u

I n s t r u c t i o n F e t c h ( I F, F e t c h ) :

c h a r g e l i n s t r u c t i o n d a n s l I R

u

I n s t r u c t i o n D e c o d e ( I D , D e c o d e ) :

d c o d e l i n s t r u c t i o n e t m e t e n p l a c e l e c o n t r l e d u c h e m i n

d e d o n n e

u

E x e c u t e ( E x ) : e x c u t e l e c a l c u l d a n s l e c h e m i n d e

d o n n e .

u

M e m o r y a c c e s s ( M e m ) : a c c d e l a m m o i r e

u

W r i t e B a c k ( W B ) : c r i t d a n s l e b a n c d e r e g i s t r e




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 2 / 1 3 3


n

P h y s i q u e m e n t , l a r c h i t e c t u r e d u p r o c e s s e u r e s t o r g a n i s e e n

c a l c u l s c o m b i n a t o i r e s p o u r c h a q u e t a p e d e p i p e l i n e ,

s p a r s p a r d e s r e g i s t r e s .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 3 / 1 3 3


n

L o r s q u e l i n s t r u c t i o n s u i v a n t e n e p e u t p a s t r e e x c u t e t o u t

d e s u i t e , c e l a c r e u n e " b u l l e " .

n

P a r e x e m p l e u n e a d d i t i o n u t i l i s a n t u n r e g i s t r e q u i v i e n t d t r e

c h a r g d o i t t r e r e t a r d d u n c y c l e .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 4 / 1 3 3

B i l a n a r c h i t e c t u r e n o n p i p e l i n e

n

E x c u t i o n n o n p i p e l i n e :

u

5 c y c l e s p o u r e x c u t e r u n e i n s t r u c t i o n

u

1 5 c y c l e s p o u r 3 i n s t r u c t i o n s .

n

E x c u t i o n p i p e l i n e :

u

5 c y c l e s p o u r e x c u t e r u n e i n s t r u c t i o n

u

8 c y c l e s p o u r 3 i n s t r u c t i o n s .

u

s a n s b r a n c h e m e n t , u n e i n s t r u c t i o n p a r c y c l e

u

U n b r a n c h e m e n t ( c o n d i t i o n n e l o u p a s ) i n t e r r o m p t l e

p i p e l i n e c a r i l f a u t a t t e n d r e d e d c o d e r l a d r e s s e d e

b r a n c h e m e n t p o u r c h a r g e r l i n s t r u c t i o n s u i v a n t e

q u e l q u e s c y c l e s d i n a c t i v i t ( p i p e l i n e s t a l l )

u

L o r s d u n b r a n c h e m e n t , c e r t a i n I S A a u t o r i s e n t l u t i l i s a t i o n

d e c e s d e l a i s l o t s : u n e o u d e u x i n s t r u c t i o n s a p r s l e

b r a n c h e m e n t s o n t e x c u t e s , q u e l e b r a n c h e m e n t s o i t

p r i s o u p a s ( c o m m e s i e l l e s t a i n t c r i t e s a v a n t l e

b r a n c h e m e n t ) .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 5 / 1 3 3

P a r a l l l i s m e a u s e i n d u p r o c e s s e u r

I n d p e n d a m m e n t d u p i p e l i n e , D e u x p a r a d i g m e s d o m i n a n t s :

n

S u p e r S c a l a i r e

u

D u p l i c a t i o n d e s u n i t s ,

u

R p a r t i t i o n a u v o l d e s i n s t r u c t i o n s s u r l e s u n i t s

d i s p o n i b l e s ( r e - o r d o n n a n c e m e n t d e s i n s t r u c t i o n s : o u t o f

o r d e r e x e c u t i o n )

u

E x e m p l e : l e P o w e r P C 9 7 0 ( 4 A L U , 2 F P U )

u

E f fi c a c e m a i s c o m p l e x i fi e l u n i t d e c o n t r l e ( p r o b l m e

d e s i n t e r r u p t i o n s )

n

V e r y L a r g e I n s t r u c t i o n W o r d ( V L I W )

u

D u p l i c a t i o n d e s u n i t s ,

u

L o r d o n n a n c e m e n t d e s i n s t r u c t i o n s e s t fi x l a

c o m p i l a t i o n ( t o u t s e p a s s e c o m m e s i l e s i n s t r u c t i o n s

p o u v a i t t r e r e g r o u p e s u r 6 4 b i t s , 1 2 8 b i t s e t c . )

u

I n v e n t p a r J o s h F i s h e r ( Y a l e ) p a r t i r d u t r a c e s c h e d u l i n g

u

L e s p r o c e s s e u r s V L I W s o n t t o u s b a s s s u r l e s

a r c h i t e c u r e s R I S C , a v e c e n t r e 4 e t 8 u n i t s .

u

E x e m p l e : T r i M e d i a ( P h i l i p s ) , I t a n i u m I A 6 4 ( I n t e l ) .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 6 / 1 3 3

P a r a l l l i s m e a u s e i n d u p r o c e s s e u r

U n e a u t r e a p p r o c h e p o s s i b l e : i n s t r u c t i o n s S I M D .

n

M o d i fi c a t i o n d u d a t a - p a t h p o u r p r o p o s e r d e s o p r a t i o n s

p a r a l l l e s s u r 1 6 o u 8 b i t s

n

E x e m p l e : S u n V i s u a l I n s t r u c t i o n S e t , I n t e l P e n t i u m M M X ,

P h i l i p s T r i M e d i a

n

G a i n s i m p o r t a n t s s u r c e r t a i n s t r a i t e m e n t s m a i s t r s p e u

u t i l i s e n p r a t i q u e ( d i f fi c i l e i n f r e r p a r l e c o m p i l a t e u r )

u

L i b r a i r i e s c r i t e s e n a s s e m b l e u r ( p r o g r a m m e s n o n

p o r t a b l e s )

u

F o n c t i o n C r e p r s e n t a n t l e s i n s t r u c t i o n s a s s e m b l e u r s

( c o m p i l e r i n t r i n s i c )

u

E x e m p l e : i n s t r u c t i o n i f i r 8 i i R 1 , R 2 , R 3 d u T r i m e d i a :

8 b i t s 8 b i t s 8 b i t s 8 b i t s 8 b i t s 8 b i t s 8 b i t s 8 b i t s

* ** *

+

3 2 b i t s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 7 / 1 3 3

M m o i r e

n

P l u s i e u r s t e c h n o l o g i e s p o u r l e s m m o i r e s :

u

M m o i r e s s t a t i q u e s ( S R A M ) : p e t i t e s , r a p i d e s ,

c o n s o m m a t r i c e s , p e u d e n s e s ( c h r e s ) .

u

M m o i r e s d y n a m i q u e s ( D R A M ) : g r a n d e s , l e n t e s , t r s

d e n s e s , t r a n s a c t i o n s c h r e s

n

D e p l u s e n p l u s d e p l a c e O n - C h i p p o u r l a m m o i r e ( d a n s c e

c a s e l l e s s o n t m o i n s e f fi c a c e s q u e l e s c h i p s m m o i r e ) .

n

N e p a s o u b l i e r q u e l e c o d e a u s s i r s i d e e n m m o i r e

n

T o u s l e s s y s t m e s o n t d e s c a c h e s p o u r c a c h e r l e s t e m p s d e

l a t e n c e l o r s d e l a c c s l a m m o i r e , e n g n r a l p l u s i e u r s

n i v e a u x d e c a c h e s : h i r a r c h i e m m o i r e .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 8 / 1 3 3

P r i n c i p e d u C a c h e

P r o c e s s e u r

1 c y c l e

C a c h e d e d o n n e s ( S R A M )

1 0 2 0 c y c l e s

E s p a c e

m m o i r e

a d r e s s a b l e

0

N 1

M m o i r e p r i n c i p a l e ( D R A M )

3

2

1

0

4

7

6

5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 7

1 6

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 2 9 / 1 3 3

H i r a r c h i e M m o i r e

M m o i r e c a c h e

d e n i v e a u 4

P r o c e s s e u r

/ D S P / D S P

P r o c e s s e u r

A S I C / A S I P

c o n t r l e u r

m m o i r e

B u s s y s t m e e x t e r n e

B a n c s d e m m o i r e D R A M

S O C

D I D I

C a c h e

d e n i v e a u 3 d e n i v e a u 2

C a c h e

D : c a c h e d e d o n n e s

I : c a c h e d i n s t r u c t i o n s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 0 / 1 3 3

D i f f r e n t s t y p e s d e p r o c e s s e u r s e m b a r q u s

n

B e a u c o u p d e P r o c e s s e u r s u s a g e g n r a l a y a n t u n e o u

d e u x g n r a t i o n s

n

4 , 8 , 1 6 o u 3 2 b i t s ( t a i l l e d e s m o t s )

n

R I S C e t C I S C

n

D S P : D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s o r

n

A S I P : A p p l i c a t i o n S p e c i fi c I n t e g r a t e d P r o c e s s o r




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 1 / 1 3 3

6 8 0 0 0 , x 8 6

n

F a m i l l e d e s M o t o r o l a 6 8 0 0 0

u

U n d e s p l u s v i e u x p r o c e s s e u r e m b a r q u ( e x S u n , M a c )

u

A r c h i t e c t u r e C I S C

u

I S A p r o p r e e t l e s m e i l l e u r s o u t i l s d e d v e l o p p e m e n t ,

b e a u c o u p d u t i l i s a t e u r s

n

F a m i l l e d e s x 8 6

u

D m a r r e a u 8 0 8 6 ( I n t e l ) p u i s 8 0 2 8 6 , 3 8 6 , 4 8 6 , P e n t i u m , e t

A t h l o n ( A M D )

u

E n p r o c e s s e u r s e m b a r q u s : 5 f o i s m o i n s q u e M I P S , A R M

o u 6 8 0 0 0 .

u

a r c h i t e c t u r e C I S C , c o m p a t i b l e a v e c l e c o d e d u 8 0 8 6

u

c o m p a t i b i l i t m a i s m a u v a i s e s p e r f o r m a n c e s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 2 / 1 3 3

S P A R C , 2 9 0 0 0 e t i 9 6 0

n

S P A R C

u

U n d e s p r e m i e r R I S C a v o i r t e m b a r q u ( p r a t i q u e m e n t

p l u s a u j o u r d h u i )

u

S P A R C e s t u n e a r c h i t e c t u r e b r e v e t e ( s o f t c o r e ,

I n t e l l e c t u e l P r o p e r t y : I P ) , p l u s i e u r s c o m p a g n i e s f a b r i q u e n t

d e s S P A R C

n

2 9 0 0 0 ( A M D )

u

L e 2 9 0 0 0 a e u b e a u c o u p d e s u c c s ( i m p r i m a n t e l a s e r

A p p l e ) g r c e c e s 1 9 2 r e g i s t r e s

u

A M D a a r r t l a p r o d u c t i o n c a r l e d v e l o p p e m e n t d e s

o u t i l s c o t a i t t r o p c h e r .

n

i 9 6 0 ( i n t e l )

u

L e i 9 6 0 a t l e p l u s v e n d u d e s p r o c e s s e u r s e m b a r q u s

a u m i l i e u d e s a n n e s 9 0 ( r o u t e r r s e a u e t H P L a s e r j e t ) .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 3 / 1 3 3

M I P S , A R M , S u p e r H e t P o w e r P C

n

M I P S ( m i c r o p r o c e s s o r w i t h o u t i n t e r l o c k e d p i p e l i n e s t a g e s )

u

O r i g i n e l l e m e n t p o u r l e s s t a t i o n s p u i s s a n t e s ( S G I )

u

P u i s , m a r c h d e s c o n s o l e s d e j e u x ( N i t e n d o N 6 4 )

u

F a m i l l e t r s t e n d u e : d u p l u s g r o s ( M I P S 2 0 K c , 6 4 b i t ) a u

p l u s p e t i t ( S m a r t M I P S , 3 2 b i t p o u r c a r t e p u c e )

n

A R M ( A d v a n c e d R I S C M a c h i n e s , e x A c o r n )

u

U n d e s 3 2 b i t s e m b a r q u s l e s p l u s p o p u l a i r e s :

t l p h o n e s p o r t a b l e s

u

F a i b l e c o n s o m m a t i o n

u

L e s u c c e s s e u r : S t r o n g A r m e s t c o m m e r c i a l i s p a r I n t e l

s o u s l e n o m d e X S c a l e

n

S u p e r H ( o u S H : H i t a c h i ) U t i l i s d a n s l e s s t a t i o n s S e g a e t l e s

P D A

n

P o w e r P C a u t a n t u t i l i s e n e m b a r q u q u e n o r d i n a t e u r




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 4 / 1 3 3

E t l e s a u t r e s . . . .

n

P l u s d e 1 0 0 p r o c e s s e u r s e m b a r q u s 3 2 b i t s s u r l e m a r c h

n

L e s c o n s t r u c t e u r s d e F P G A p r o p o s e n t d e s s o f t - p r o c e s s e u r s

p o u r c o n fi g u r e r l e s F P G A : N i o s ( A l t e r a ) , M i c r o B l a z e ( X i l i n x )

n

C e r t a i n p r o c e s s e u r s R I S C ( C r u s o e d e T r a n s m e t t a ) p e u v e n t

e x c u t e r d u c o d e C I S C ( I n t e l )

u

P r i n c i p e : r e c o m p i l a t i o n d u c o d e l e x c u t i o n ( r u n t i m e

c o m p i l a t i o n )

u

G a i n o b t e n u s p a r u n m c a n i s m e d e c a c h e , d o p t i m i s a t i o n

p o u s s e d e s p o r t i o n d e c o d e r p t e s ( b o u c l e ) , e t g r c e

a u p a r a l l l i s m e d e n i v e a u i n s t r u c t i o n

u

R d u c t i o n d r a s t i q u e d e l a c o n s o m m a t i o n p o u r d e s

p e r f o r m a n c e s q u i v a l e n t e s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 5 / 1 3 3

M i c r o - c o n t r l e u r s

n

U t i l i s p o u r l e c o n t r l e e m b a r q u

u

C e n s e u r , c o n t r l e u r s s i m p l e s

u

M a n i p u l e d e s v n e m e n t s , q u e l q u e s d o n n e s m a i s e n

f a i b l e q u a n t i t

u

E x e m p l e : c a m e s c o p e , d i s q u e d u r , a p p a r e i l p h o t o

n u m r i q u e , m a c h i n e l a v e r , f o u r m i c r o - o n d e

n

Q u e l q u e s c a r a c t r i s t i q u e s f r q u e n t e s

u

P r i p h r i q u e s p r s e n t s s u r l e c i r c u i t ( t i m e r , c o n v e r t i s s e u r

a n a l o g i q u e n u m r i q u e , i n t e r f a c e d e c o m m u n i c a t i o n ) ,

a c c e s s i b l e d i r e c t e m e n t g r c e a u x r e g i s t r e s

u

P r o g r a m m e e t d o n n e s i n t g r e s a u c i r c u i t

u

A c c s d i r e c t d u p r o g r a m m e u r d e n o m b r e u s e s b r o c h e s

d u c i r c u i t

u

I n s t r u c t i o n s s p c i a l i s e s p o u r l e s m a n i p u l a t i o n d e b i t s .

n

L e M S P 4 3 0 a p p a r t i e n t c e t t e c a t g o r i e




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 6 / 1 3 3

D S P : D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s i n g

n

U t i l i s s p o u r l e s a p p l i c a t i o n s d e t r a i t e m e n t d u s i g n a l

u

G r a n d e q u a n t i t s d e d o n n e s n u m r i s e s , s o u v e n t

o r g a n i s e s e n fl u x

u

F i l t r e n u m r i q u e s u r t l p h o n e , T V n u m r i q u e ,

s y n t h t i s e u r d e s o n s

n

R e l a t i v e m e n t p r o c h e d e s G P P, m a i s q u e l q u e s

c a r a c t r i s t i q u e s e n p l u s :

u

B a n d e p a s s a n t e l e v e ( d e u x b u s )

u

I n s t r u c t i o n s d d i e s p o u r l e s c a l c u l s d e t r a i t e m e n t d u

s i g n a l : m u l t i p l i c a t i o n a c c u m u l a t i o n ,

u

A r i t h m t i q u e s p c i fi q u e ( m o d e d a r r o n d i )

u

R e g i s t r e s d d i s p o u r c e r t a i n s o p r a t e u r s .

u

C o n s t r u c t e u r s : T e x a s I n s t r u m e n t , p u i s A n a l o g D e v i c e s ,

M o t o r o l a




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 7 / 1 3 3

Q u e l q u e s m c a n i s m e s m a t r i e l s u t i l e s

n

D e n s i t d e c o d e :

u

L a t a i l l e d u c o d e e s t i m p o r t a n t e p o u r l e s c o d e s

e m b a r q u s c a r e l l e i n fl u e s u r l a t a i l l e d e l a m m o i r e

u t i l i s e

u

U n p r o g r a m m e C c o m p i l p o u r S P A R C p r e n d r a d e u x f o i s

p l u s d e p l a c e e n m m o i r e q u e l e m m e p r o g r a m m e

c o m p i l p o u r l e 6 8 0 3 0 .

u

E n g n r a l l e s c o d e R I S C s o n t d e u x f o i s m o i n s d e n s e q u e

l e s c o d e s C I S C ( e x : i n s t r u c t i o n T B L S d u 6 8 3 0 0 : t a b l e

l o o k u p a n d i n t e r p o l a t e )

u

L e s o p t i o n s d e c o m p i l a t i o n d o i v e n t t r e u t i l i s e s a v e c

p r c a u t i o n .

u

L e c o d e e s t q u e l q u e f o i s s t o c k c o m p r e s s e t

d e c o m p r e s s a u v o l p a r d u m a t r i e l s p c i fi q u e .




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 8 / 1 3 3


n

M a n i p u l a t i o n s a u n i v e a u b i t :

u

U t i l i s p o u r l e s a l g o r i t h m e s d e c r y p t a g e m a i s s u r t o u t p o u r

l e s p i l o t e s d e p r i p h r i q u e s .

u

L a p l u p a r t d e s p r i p h r i q u e s i n d i q u e n t l e u r t a t a u

p r o c e s s e u r e n m e t t a n t u n c e r t a i n b i t 1 d a n s u n c e r t a i n

r e g i s t r e .

u

U n p r o c e s s e u r s t a n d a r d d o i t r a p a t r i e r l e m o t d e 3 2 b i t ,

m a s q u e r e t t e s t e r 0

u

L e s i n s t r u c t i o n s B I C , B I T e t B I S d u M S P 4 3 0 f o n t d e s

m a n i p u l a t i o n a u n i v e a u b i t d a n s l a m m o i r e




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 3 9 / 1 3 3


n

D o n n e s n o n - a l i g n s

u

D e n o m b r e u x t r a i t e m e n t s m a n i p u l e n t d e s d o n n e s d e

t a i l l e n o n - m u l t i p l e d e 3 2 ( p a q u e t s T C P / I P, v i d e o s t r e a m s ,

c l s d e n c r y p t i o n , 2 0 b i t s , 5 6 b i t s )

u

L e s p r o c e s s e u r s R I S C s a v e n t u n i q u e m e n t t r a n s f r e r d e s

m o t s ( 3 2 b i t s ) a l i g n s ( c a l s s u r u n e a d r e s s e m u l t i p l e d e

3 2 b i t s ) .

u

L a p l u p a r t d e s a r c h i t e c t u r e s C I S C ( 6 8 k , x 8 6 ) p e u v e n t f a i r e

d e s c h a r g e m e n t s n o n a l i g n s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 4 0 / 1 3 3


n

G e s t i o n s p c i fi q u e d u c a c h e

u

L e s c a c h e s a m l i o r e n t l e s p e r f o r m a n c e s m a i s i n t r o d u i s e n t

d u n o n - d t e r m i n i s m e .

u

L e s c o n t r a i n t e s s p c i fi q u e s d e s s y s t m e s e m b a r q u s o n t

e n t r a n d e s m c a n i s m e s p a r t i c u l i e r s p o u r l e s c a c h e

u

O n p e u t v o u l o i r b l o q u e r l e c a c h e ( c a c h e l o c k i n g ) : f o r c e r

c e r t a i n e s d o n n e s o u i n s t r u c t i o n s e c h a r g e r e t r e s t e r

d a n s l e c a c h e ( o n p a r l e a u s s i d e m m o i r e s c r a t c h - p a d

m e m o r y o u d e s o f t w a r e c o n t r o l l e d c a c h e ) .

u

L a p l u p a r t d e s c a c h e s u t i l i s e n t u n e p o l i t i q u e d e

W r i t e - B a c k : u n e d o n n e m o d i fi e d a n s l e c a c h e n e s t p a s

f o r c m e n t i m m d i a t e m e n t r e c o p i e e n m e m o i r e . D a n s l e

c a s d e p r i p h r i q u e s m a p p s e n m m o i r e , i l e s t

i n d i s p e n s a b l e d e r e c o p i e r i m m d i a t e m e n t ( p o l i t i q u e

w r i t e - t h r o u g h )




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 4 1 / 1 3 3

Q u e l q u e s m o t s s u r l a c o n s o m m a t i o n

n

T r o i s c o m p o s a n t e s d e l a c o n s o m m a t i o n d u n e p o r t e l o g i q u e

( i n v e r s e u r )

u

C o n s o m m a t i o n d y n a m i q u e : P

d y n

= C . V

2

C C

( C c a p a c i t d e l a p o r t e )

u

C o n s o m m a t i o n s t a t i q u e : P

s t a t i c

= V

C C

. I

l e a k

( V

C C

: t e n s i o n d a l i m e n t a t i o n , I

l e a k

i n t e n s i t d e s

c o u r a n t s d e f u i t e )

u

C o n s o m m a t i o n d e c o u r t - c i r c u i t P

c s

= K . . ( V

C C

2 V

T h

)

3

.

( K : c o n s t a n t e t e c h n o l o g i q u e ; V

T h

: t e n s i o n s e u i l ;

: t e m p s d e m o n t e d e s c e n t e d u s i g n a l )

n

A u j o u r d h u i ( 2 0 0 4 ) P

d y n

P

s t a t i c

P

c s

n

D e m a i n ( 2 0 0 7 ) P

d y n

P

s t a t i c

P

c s




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 4 2 / 1 3 3

C o n s o m m a t i o n d u n c i r c u i t C M O S

n

G n r a l i s a t i o n n a v e e n p r e n a n t e n c o m p t e u n e a c t i v i t

m o y e n n e ( n o m b r e m o y e n d e p o r t e s c o m m u t a n t )

u

C o n s o m m a t i o n d y n a m i q u e : P

d y n

= C . V

2

C C

. . f

( f : f r q u e n c e d u c i r c u i t )

u

C o n s o m m a t i o n s t a t i q u e : P

s t a t i c

= V

C C

. I

l e a k

. N . k

d e s i g n

( N : n o m b r e d e p o r t e s , k

d e s i g n

c o n s t a n t e d p e n d a n t

d u d e s i g n )

n

C e t t e m o d l i s a t i o n e s t t r s i m p r c i s e p o u r u n c i r c u i t d o n t l e

c o m p o r t e m e n t n e s t p a s s t a t i o n n a i r e ( e x : p r o c e s s e u r )




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 4 3 / 1 3 3

R d u c t i o n s t a t i q u e d e l a c o n s o m m a t i o n

n

L e f a c t e u r l e p l u s i m p o r t a n t e s t l a t e n s i o n d a l i m e n t a t i o n

( V

C C

) d a b o r d 3 . 3 V p u i s 2 . 5 V . L e s v e r s i o n s r c e n t e s d e

X s c a l e ( s t r o n g A R M , I n t e l ) e t l e s p u c e s s m a r t C a r d

f o n c t i o n n e n t a 0 . 6 5 V

n

O n p e u t d i f f r e n c i e r l e s t e n s i o n s e n f o n c t i o n d u b l o c d u c h i p :

1 . 5 V p o u r l e p r o c e s s e u r , 3 . 3 p o u r l i n t e r f a c e d u b u s e t l e s

p a t t e s d e n t r e / s o r t i e ( e x : S t r o n g A R M d e D i g i t a l )

n

P l u s l a t e c h n o l o g i e e s t i n t g r e , m o i n s e l l e c o n s o m m e

( c a p a c i t d i m i n u e ) .

n

F r q u e n c e d h o r l o g e p e u l e v e c o m p e n s e p a r l e

p a r a l l l i s m e

n

C o m p l e x i t r d u i t e d e s d i f f r e n t s c o m p o s a n t s ( m o i n s d e

r e g i s t r e s , a r c h i t e c t u r e s R I S C )




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 4 4 / 1 3 3

R d u c t i o n d y n a m i q u e d e l a c o n s o m m a t i o n

n

G e s t i o n d y n a m i q u e d e l a f r q u e n c e d h o r l o g e

n

E x e m p l e : p r o c e s s e u r C r u s o e ( T r a n s m e t t a )

S u p p r e s s i o n d e l h o r l o g e s u r u n b l o c ( D y n a m i c c l o c k

g a t i n g )

n

G e s t i o n d y n a m i q u e d e l a l i m e n t a t i o n ( p a s e n c o r e r a l i s )




l c o n n o m i e

l I S A

l P i p e l i n e





- p . 4 5 / 1 3 3

L o w P o w e r M o d e p o u r l e M S P 4 3 0

n

D i f f r e n t m o d e p o u r r d u i r e l a c o n s o m m a t i o n

u

L P M 0 : l e C P U e s t a r r t

u

L P M 1 , L P M 2 : l h o r l o g e r a p i d e ( M C L K ) e s t a u s s i a r r t e

u

L P M 3 l e g n r a t e u r d h o r l o g e e s t a r r t

u

L P M 4 : l o s c i l l a t e u r d u c r y s t a l e s t a r r t

n

L e t e m p s d e r e p r i s e e s t d a u t a n t p l u s l o n g q u e l a v e i l l e e s t

p r o f o n d e .




l i n t r o d u c t i o n a u M S P 4 3 0

l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0

l D o c u m e n t s t e c h n i q u e s

l A r c h i t e c t u r e

l P r i p h r i q u e s

l C h a n e d e d v e l o p p e m e n t


- p . 4 6 / 1 3 3






l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 4 7 / 1 3 3

T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 4 8 / 1 3 3

D o c u m e n t s t e c h n i q u e s

n

D o c u m e n t s d u c o u r s h t t p : / /

n

M a n u e l d e p r o g r a m m a t i o n d u M S P

( M S P 4 3 0 x 2 x x _ F a m i l y _ U s e r s _ G u i d e _ ( R e v . _ D ) _ s l a u 1 4 4 d . p d f )

n

M a n u e l d u M S P 4 3 0 F 2 2 7 4 ( m s p 4 3 0 f 2 2 7 4 . p d f )

n

F e u i l l e s d e s c h m a t i q u e

n

U s e r s M a n u a l E Z 4 3 0

( e Z 4 3 0 - R F 2 5 0 0 _ U s e r G u i d e _ S L A U 2 2 7 A . p d f )

n

D a t a s h e e t d u c o m p o s a n t r a d i o ( c c 2 5 0 0 . p d f )

n

D o c u m e n t s I A R

u

I A R c o m p i l e r r e f e r e n c e g u i d e , . . .

n

S i t e d e T e x a s I n s t r u m e n t

u

E x e m p l e s d e p r o g r a m m e / d r i v e r s , N o t e s d a p p l i c a t i o n , . . .

n

T h e m s p g c c t o o l c h a i n :

h t t p : / / m s p g c c . s o u r c e f o r g e . n e t /

n

N o t a m m e n t l a d o c m s p g c c ( d o w n l o a d p u i s d o c u m e n t a t i o n )





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 4 9 / 1 3 3

A r c h i t e c t u r e d u M S P

R I S C C P U

1 6 b i t

F l a s h

R O M

R A M

T i m e r

W a t c h d o g

A d r e s s

D a t a

P e r i p h e r a l

C l o c k

P e r i p h e r a l P e r i p h e r a l

P e r i p h e r a l P e r i p h e r a l

B u s

C t r l

C o n v

B u s

1 6

1 6 8

8

1 6 b i t s

8 b i t s 8 b i t s

8 b i t s8 b i t s

JTA

G





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 5 0 / 1 3 3

C P U R I S C 1 6 b i t s

n

2 8 I n s t r u c t i o n s s u r 1 6 b i t s

n

6 4 K o d e m m o i r e a d r e s s a b l e

n

P r i p h r i q u e s m a p p s e n

m m o i r e

n

1 6 r e g i s t r e s 1 6 b i t s ( r 0 - r 1 6 )

u

r 0 : P C ( P r o g r a m c o u n t e r )

u

r 1 : S P ( S t a c k p o i n t e u r )

u

r 2 : S R ( s t a t u s r e g i s t e r )

u

r 3 : c o n s t a n t e 0

.....

d e s t s r c

1 6 b i t A L U

Z

C

V

N

MD

B M

emor

y D

ata

Bus

MA

B M

emor

y A

ddre

ss B

us

R 0 / P C P r o g r a m c o u n t e r

R 2 / S R / C G 1 S t a t u s R e g

R 1 / S P S t a c k P o i n t e r

R 3 / C G 2 C o n s t a n t G e n

R 4 G e n e r a l P u r p o s e

R 5 G e n e r a l P u r p o s e

R 1 4 G e n e r a l P u r p o s e

R 1 5 G e n e r a l P u r p o s e

1 5 1 3 1 2 1 1 1 01 4 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

R e s e r v e d

V S C G 1 S C G 1

G C

O S

C O F F

C P U

O F F

N Z

R 3 : S t a t u s R e g i s t e r

G I E





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 5 1 / 1 3 3

P e r i p h r i q u e i n t g r s

n

t i m e r s

n

c o n t r l e u r L C D

n

m u t l i p l i e u r c a b l

n

c o n t r l e u r d e b u s

n

c o n v e r t i s s e u r a n a l o g i q u e n u m r i q u e , c o m p a r a t e u r

n

p o r t s s r i e s





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 5 2 / 1 3 3

P r i p h r i q u e m a p p e n m m o i r e

n

l c r i t u r e u n e c e r t a i n e a d r e s s e e s t i n t e r p r t e c o m m e u n e

c o m m u n i c a t i o n a v e c l e p r i p h r i q u e .

n

E x e m p l e : l e m u l t i p l i e u r m a t r i e l

u

A c c e s s i b l e p a r d e s r e g i s t r e s m a p p s e n t r e l e s a d r e s s e s

0 x 0 1 3 0 e t 0 x 0 1 3 F

u

c r i t u r e l a d r e s s e 0 x 1 3 0 , p o s i t i o n n e l e p r e m i e r

o p r a n d e ( u n s i g n e d m u l t )

u

c r i t u r e l a d r e s s e 0 x 1 3 8 , p o s i t i o n n e l e d e u x i m e

o p r a n d e e t l a n c e l e c a l c u l

u

L e r s u l t a t e s t l a d r e s s e 0 x 0 1 3 A , s u r 3 2 b i t s

n

L e s a u t r e s p r i p h r i q u e s s o n t a u s s i a c c e s s i b l e s p a r d e s

r e g i s t r e s m a p p e n m m o i r e : l e s S F R ( S p e c i a l F u n c t i o n

R e g i s t e r s ) , e n C :

u

c r i t u r e v e r s l e p r i p h r i q u e : S F R = v a l e u r

u

l e c t u r e d e s r e g i s t r e s d u p r i p h r i q u e : v a r i a b l e = S F R





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 5 3 / 1 3 3

E x e m p l e : m u l t i p l i e u r c a b l

i n t m a i n ( v o i d ) {

i n t i ;

i n t

*

p ,

*

r e s ;

p = 0 x 1 3 0 ;

*

p = 2 ;

p = 0 x 1 3 8 ;

*

p = 5 ;

r e s = 0 x 1 3 A ;

i =

*

r e s ;

n o p ( ) ;

}

i n t m a i n ( v o i d ) {

i n t i ;

i n t

*

p ,

*

r e s ;

_ _ a s m _ _ ( " m o v # 3 0 4 , R 4 " ) ;

_ _ a s m _ _ ( " m o v # 2 , @ R 4 " ) ;

/ / p = 0 x 1 3 0 ;

/ /

*

p = 2 ;

_ _ a s m _ _ ( " m o v # 3 1 2 , R 4 " ) ;

_ _ a s m _ _ ( " m o v # 5 , @ R 4 " ) ;

/ / p = 0 x 1 3 8 ;

/ /

*

p = 5 ;

_ _ a s m _ _ ( " m o v # 3 1 4 , R 4 " ) ;

_ _ a s m _ _ ( " m o v @ R 4 , R 5 " ) ;

/ / r e s = 0 x 1 3 A ;

i =

*

r e s ;

n o p ( ) ;





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 5 4 / 1 3 3

M a p p i n g m m o i r e

n

I n t e r r u p t V e c t o r T a b l e : i n d i q u e l e s a d r e s s e s d e s f o n c t i o n s d e

g e s t i o n d e s i n t e r r u p t i o n

n

L o r s d u B o o t , l e M S P v a l i r e l a d r e s s e 0 x F F F E : h a n d l e r d u

r e s e t .

n

S u r l e M S P 4 3 0 F 1 4 9 :

u

0 x 0 0 x 1 F F :

p r i p h r i q u e s

u

0 x 2 0 0 B = 0 x 9 F F : R A M

( 2 K o ) , D o n n e s e t p i l e

d e x c u t i o n

u

0 x C 0 0 0 x F F F : B o o t

m e m .

u

0 x 1 0 0 0 0 x 1 0 F F : b y t e

i n f o . m e m .

u

A = 0 x 1 1 0 0 0 x F F F F :

R O M ( 6 0 K o ) : c o d e .

I n t e r r u p t V e c t o r T a b l e

F L A S H / R O M

R A M

0 x F F F F

0 x F F E 0

0 x F F D F

0 x 2 0 0

0 x 1 F F

0 x 1 0 0

0 x 0

0 x F F

0 x F

0 x 1 0

1 6 b i t p e r i p h e r a l M o d u l e s

6 b i t p e r i p h e r a l M o d u l e s

S p e c i a l F u n c t i o n R e g i s t e r

W o r d / B y t e

W o r d / B y t e

W o r d / B y t e

B y t e

W o r d

B y t e

A

B





l T I M S P 4 3 0 : e z 4 3 0 - r f 2 5 0 0






- p . 5 5 / 1 3 3

C h a n e d e d v e l o p p e m e n t

n

P l u s i e u r s c o n fi g u r a t i o n s

u

P r o g r a m m a t i o n d i r e c t e d u m i c r o - c o n t r l e u r

u

S i m u l a t i o n d u m i c r o - c o n t r l e u r ( s a n s l e s p r i p h r i q u e s )

n

P l u s i e u r s p l a t e f o r m e s d e d v e l o p p e m e n t

u

m s p g c c ( G N U )

u

I A R ( t e x a s I n s t r u m e n t )

u

. .





l Q u e s t c e q u u n S o C

l E x e m p l e S o C : a p p a r e i l p h o t o

n u m r i q u e

l A u t r e e x e m p l e : i P a Q H 5 5 0 0

l A r c h i t e c t u r e c a r t e i P a Q

H 5 5 0 0

l A r c h i t e c t u r e S 3 C A 4 0 0 A 0 1

( c o m p a n i o n c h i p )

l C r i t r e s d e q u a l i t d e

c o n c e p t i o n d u n S O C

l C h o i x e n f o n c t i o n d e s

c o n t r a i n t e s

l M t h o d o l o g i e d e c o n c e p t i o n

l S o c L i b

l O r g a n i s a t i o n l o g i c i e l l e

l E x e m p l e d u n e p l a t e f o r m e

s o c l i b

- p . 5 6 / 1 3 3

R T S 6 : C o n c e p t i o n e t p r o g r a m m a t i o n d e S y s t m e s

I n t r o d u c t i o n a u x s y s t m e s s u r p u c e s ( S o C )







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 5 7 / 1 3 3

Q u e s t c e q u u n S o C

n

" S y s t e m " : u n e c o l l e c t i o n d l m e n t s e n i n t e r a c t i o n .

n

" O n C h i p " : s u r u n s e u l c i r c u i t .

n

M a i s t o u s l e s c i r c u i t s i n t g r s n e s o n t p a s d e s S O C , U n

S O C i m p l m e n t e u n e f o n c t i o n " c o m p l t e "

u

D c o d e u r M P E G 2 v i d o + a u d i o + s y s t m e + t r a n s p o r t +

g r a p h i q u e + i n t e r f a c e u t i l i s a t e u r

u

T e r m i n a l G S M : t o u t s a u f l a R F







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 5 8 / 1 3 3

Q e s t c e q u u n S o C

n

U n e s e u l e f o n c t i o n

u n s e u l p r o g r a m m e , e x c u t e n b o u c l e

n

C o n t r a i n t e s i m p o r t a n t e s

c o t , c o n s o m m a t i o n , t a i l l e , p e r f o r m a n c e , . . .

n

P r i s e e n c o m p t e d e l e n v i r o n n e m e n t

d o i v e n t r a g i r e n f o n c t i o n d e n o m b r e u x p a r a m t r e s

s o u v e n t a s s o c i d e s c o n t r a i n t e s d e t e m p s - r e l

n

L e s l m e n t s c o n s t i t u t i f s d u n S O C s o n t " c o m p l e x e s " ,

r u t i l i s a b l e s e t d e n a t u r e v a r i e :

u

F o n c t i o n s a n a l o g i q u e s ( c o n v e r t i s s e u r s A / N , fi l t r e s , e t c . )

u

F o n c t i o n s n u m r i q u e s c b l e s ( d c o d e u r d e V i t e r b i )

u

F o n c t i o n s l o g i c i e l l e s ( s u r m i c r o - c o n t r l e u r , D S P, R I S C )

u

C o m p o s a n t s d e b a s e ( m m o i r e s )







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 5 9 / 1 3 3

E x e m p l e S o C : a p p a r e i l p h o t o n u m r i q u e

C A N

U A R T

C C D

L e n t i l l e

p r e p r o c e s s e u r C C D ( ? )

c o m p r e s s i o n

J P E G ( ? )

m i c r o c o n t r o l e u r ( ? )

n

U n e s e u l e f o n c t i o n : p r e n d r e d e s p h o t o s

n

C o n t r a i n t e s : t a i l l e , p o i d s , c o n s o m m a t i o n







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 0 / 1 3 3

A u t r e e x e m p l e : i P a Q H 5 5 0 0

n

S i t e h t t p : / / w w w . h a n d h e l d s . o r g / : " e n c o u r a g e a n d

f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f o p e n s o u r c e s o f t w a r e f o r u s e o n

h a n d h e l d a n d w e a r a b l e c o m p u t e r s "

n

A d a p t a t i o n d e l i n u x p o u r P D A







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 1 / 1 3 3

i P a Q H 5 5 0 0 , u n e f o i s d m o n t







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 2 / 1 3 3

A r c h i t e c t u r e c a r t e i P a Q H 5 5 0 0

C o t u l l a I n t e l P X A 2 5 0

A R M X s c a l e

S D R A M 0

S D R A M 1

S A M S U N G

S 3 C A 4 0 0 A 0 1

( S A M C O P )

B U S







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 3 / 1 3 3

A r c h i t e c t u r e S 3 C A 4 0 0 A 0 1 ( c o m p a n i o n c h i p )

I n t e r u p t i o n

I n t e r f a c e

I n t e l

C o t u l l a

( X s c a l e )

3 2 K B y t e s

D M A ( 2 c h a n n e l )

U S B

B r i d g e

L E D

O n e W i r e

S D H o s t

F C D I / F

U A R T

T o u c h P a n e l I / F

A D C

D M A

P W R M a n .

P C M C I A

E x p a n s i o n

Bus

syste

me

(AHB

)

Bus

per

iph

rique

(APB

)

A c c e l I / F

L E D [ 4 : 0 ]

D Q

S D C a r d I / F

F C D I / F

2

6

1 1

R X D [ 1 : 0 ]

T X D [ 1 : 0 ]

AD

C[3:0

]X

P.X

M.Y

P.Y

M

contr

ol

Add

r[10:0

]

Dat

a[31:0

]

M A [ 2 5 : 0 ]

M D [ 3 1 : 0 ]

D R E Q [ 1 : 0 ]

n O E

R D Y

C S [ 5 : 2 ]

C I N T

n W E

D P [ 1 : 0 ]

D N [ 1 : 0 ]

R e s e t , P L L , V C C , M C U C L K

I n t e r n e B u f f e r

A c c e l e r o m e t e r







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 4 / 1 3 3

C r i t r e s d e q u a l i t d e c o n c e p t i o n d u n S O C

n

M t r i q u e s u s u e l l e s

u

C o t l u n i t : c o t d e f a b r i c a t i o n d u n e u n i t s a n s i n c l u r e

l e s c o t n o n r c u r r e n t s

u

C o t s n o n r c u r r e n t s : c o t d e c o n c e p t i o n d u n s y s t m e

( c o t d e m i s e e n p l a c e d e l a p r e m i r e p i c e ) .

u

T a i l l e

u

P e r f o r m a n c e

u

C o n s o m m a t i o n

u

v o l u t i v i t : p o s s i b i l i t d e f a i r e v o l u e r l e s y s t m e p o u r e n

a v o i r d e s v e r s i o n s d r i v e s .







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 5 / 1 3 3

C r i t r e s d e q u a l i t d e c o n c e p t i o n d u n S O C

n

M t r i q u e s u s u e l l e s ( s u i t e )

u

T e m p s d e p r o t o t y p a g e : t e m p s d e m i s e e n p l a c e d u n

p r e m i e r s y s t m e f o n c t i o n n e l

u

T e m p s d e m i s e s u r l e m a r c h : s y s t m e s u f fi s a m m e n t

fi a b l e p o u r t r e c o m m e r c i a l i s

u

M a i n t e n a n c e : p o s s i b i l i t d e m o d i fi c a t i o n s d u s y s t m e p a r

r a p p o r t s a p r e m i r e v e r s i o n

u

F i a b i l i t , s r e t d e f o n c t i o n n e m e n t , . . .







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 6 / 1 3 3

C h o i x e n f o n c t i o n d e s c o n t r a i n t e s

n

U n e g r a n d e s o u p l e s s e d e r a l i s a t i o n e s t p o s s i b l e

u

I l n y a p a s d e s o l u t i o n u n i q u e

i m p l m e n t a t i o n

c o n t r a i n t e

d e c o t

i m p l m e n a t i o n

u n i q u e m e n t l o g i c i e l l e

d e p e r f o r m a n c e

P e r f o r m a n c e

C o t

c o n t r a i n t e

u n i q u e m e n t m a t r i e l l e







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 7 / 1 3 3

M t h o d o l o g i e d e c o n c e p t i o n

I n t r t s d u c o d e s i g n

n

C o n c e p t i o n r a p i d e d e S o C : t i m e t o m a r k e t

u

C y c l e d e c o n c e p t i o n d e h a u t n i v e a u p o u r r d u i r e l e s

t e m p s d e s t i m a t i o n s d e s s o l u t i o n s

n

R d u i r e l a d i f fi c u l t d e v a l i d a t i o n e t d b o g u a g e

u

R u t i l i s a t i o n d I P

u

M o d u l e s r e c o n fi g u r a b l e s

n

C o n v e r g e r v e r s u n e s o l u t i o n o p t i m a l e e n f o n c t i o n d e s

c o n t r a i n t e s d e d p a r t







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 8 / 1 3 3

M t h o d o l o g i e d e c o n c e p t i o n

n

L a c o n c e p t i o n n c e s s i t e d a v o i r u n e m o d l i s a t i o n c o m p l t e

n

A p p r o c h e l o g i c i e l l e

u

l e s o b j e t s m i g r e n t v e r s l e H W j u s q u c e q u e l e s

c o n t r a i n t e s d e p e r f o r m a n c e s s o i t a t t e i n t e s ( p o u r u n c o t

m i n i m u m )

n

A p p r o c h e m a t r i e l l e

u

l e s o b j e t s m i g r e n t e n S W t a n t q u e l e s c o n t r a i n t e s d e

p e r f o r m a n c e s r e s t e n t a t t e i n t e s ( p o u r u n c o t m i n i m u m )

n

L e m e i l l e u r p a r t i t i o n n e m e n t n c e s s i t e e n g n r a l l e x p e r t i s e

d u n c o n c e p t e u r .







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 6 9 / 1 3 3

S o c L i b

h t t p : / / s o c l i b . l i p 6 . f r /

n

E n v i r o n n e m e n t d e c o n c e p t i o n e t d e s i m u l a t i o n g r a t u i t e t

o p e n s o u r c e

n

U t i l i s e d e s m o d l e s d e c o m p o s a n t s c r i t s e n S y s t e m C

u

p r o c e s s e u r

u

i n t e r c o n n e x i o n

u

p r i p h r i q u e s

u

. . .

n

U t i l i s a t i o n d u n e c h a n e d e c o m p i l a t i o n s t a n d a r d ( G N U )







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 7 0 / 1 3 3

O r g a n i s a t i o n l o g i c i e l l e

n

S y s t m e d e x p l o i t a t i o n m u l t i t h r e a d : M u t e k

u

G e s t i o n d e l A P I d e t h r e a d P o s i x

u

G e s t i o n d e s i n t e r r u p t i o n s

u

C o m m u t a t i o n d e c o n t e x t e r a p i d e

n

L o g i c i e l c r o s s - c o m p i l a v e c g c c

n

I n t g r a t i o n d u s y s t m e a v e c l a p p l i c a t i f l d i t i o n d e s l i e n s







n u m r i q u e



H 5 5 0 0








l S o c L i b



s o c l i b

- p . 7 1 / 1 3 3

E x e m p l e d u n e p l a t e f o r m e s o c l i b

I

M I S P 3 0 0 0

D

R A M

s m a p h o r e s

I n t e r c o n n e x i o n

C a c h e

R A M

T T Y

R A M m u l t i b a n c s

f i l t r e a u d i o

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