BNGR-HASS
Techniques d’optimisation des performances (temps et consommation)
Comme nous l’avons vu dans l’équation de la puissance dynamique (cf équation 1.25 page 27), le facteur CL (capacité équivalente d’un fil du bus) intervient pour une part importante sur la consommation. Cette capacité est composée de quatre capacités dont les plus primordiales (et surtout celles sur lesquelles une optimisation peut être effectuée) sont celle due à la capacité de la face inférieure du fil par rapport au substrat ainsi que celle due à la capacité de crosstalk.
La plupart des techniques développées n’ont pour but que de réduire la capacité de crosstalk. Fig. 3.1– Evolution des capacités du fil en fonction de la longueur. En effet comme le montre la figure 3.1 ainsi que le tableau 1.3 page 23 sur le rapport d’aspect, la capacité de crosstalk est toujours prépondérante par rapport à la capacité de la face inférieure du fil par rapport au substrat.
Ceci s’explique par le fait que dans les technologies actuelles les interconnexions sont plus épaisses que larges. De plus, pour les couches de métal réservées aux bus, l’espacement entre les fils (espacement qui intervient dans la capacité de crosstalk) est bien inférieur à la hauteur de ce fil par rapport au substrat (hauteur qui intervient dans la capacité du fil par rapport au substrat).
Ceci souligne de nouveau le fait que la capacité de crosstalk est supérieure à celle du fil par rapport au substrat. La capacité de crosstalk existe lorsque l’on se trouve dans quatre des cinq configurations du tableau 1.4 (i.e. 1 + r, 1 + 2r, 1 + 3r et 1 + 4r). Sur la figure 3.1 la capacité de crosstalk est représentée pour le cas 1+r. Il est aisé d’imaginer l’importance du gap entre les capacités si l’on se trouve dans une transition pire cas (i.e. 1+4r) où la capacité de crosstalk vue par le fil victime est multipliée alors par 4.
L’objectif de ces techniques est d’améliorer les performances en optimisant un ou plusieurs des paramètres suivants.– Elles essaient d’éliminer les transitions pire cas du tableau 1.4 (i.e. les transitions de type 1 +3r et 1+4r).– Elles essaient de réduire l’activité des données α, paramètre qui intervient dans l’équation 3.1 Techniques d’optimisation des performances (temps et consommation) 53 W1 S1 A1 T1 T2 H1 W2 Cc1 S2 V V Cc2 A2 A1 A2 Cs1 Cs2 H2 W2 < W1 H2 > H1 T2 < T1 S2 > S1 Cs2 < Cs1 Cc2 < Cc1 Fig. 3.2– Impact sur les capacités dû aux modifications des dimensions des fils. de la puissance dynamique 1.25;
– Elles essaient de modifier la tension d’alimentation (Vdd), paramètre qui intervient au carré dans l’équation de la puissance dynamique 1.25. Un état de l’art (non exhaustif) des principales techniques d’optimisation va maintenant être proposé. Ces techniques sont classées en fonction de leur niveau d’abstraction.
Au niveau technologique Modification des dimensions
Puisque les capacités qui interviennent dans la modélisation du fil sont fonction des dimensions technologiques de ce fil, une première méthode consiste ici à modifier les dimensions des fils tel que le montre la figure 3.2 :– Hauteur (H) et largeur (W) pour réduire la capacité du fil par rapport au substrat (Cs);– Epaisseur (T) et espacement (S) pour réduire la capacité de crosstalk (Cc).
La méthode proposée dans [MMP02] consiste à modifier les espacements entre les fils de manière non uniforme entre eux; c’est à dire qu’entre un fil i et son voisin i+1 l’espacement sera de s1 et que entre le fil i +1 et son voisin i+2,
l’espacement sera de s2 et ainsi de suite. Les résultats obtenus montrent une diminution jusqu’à 30% de consommation énergétique sur le bus.– L’atout de cette technique est une diminution de la consommation ainsi qu’une augmen tation du débit puisque la capacité de crosstalk sera diminuée pour des espacements plus grands.
Les inconvénients sont une augmentation de la surface du bus puisque l’on augmente l’espa cement, ainsi qu’un problème au niveau de la fabrication puisque les dimensions modifiées ne sont, la plupart de temps, plus en concordance avec celles fournies dans le DesignKit du fondeur
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