Détermination de la consommation d`une mémoire SDRAM à l`aide
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Détermination de la consommation d`une mémoire SDRAM à l`aide
Détermination de la consommation d’une mémoire SDRAM à l’aide de VamSpiceDesigner basé sur VHDL-AMS et SPICE Sabeur Jemmali, Jean-Jacques Charlot Groupement des Ecoles des Télécommunications Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications Département COMELEC, 46, rue Barrault 75634 Cedex 13 Paris [email protected] Résumé 2. Ce papier présente comment déterminer la consommation du module cellules mémoires d’une mémoire SDRAM utilisant. VamSpiceDesigner, un outil logiciel créé par le GET/ENST pour aider à concevoir des systèmes multi-technologiques. Il utilise pour cela des outils libres : une schématique ELECTRIC TM , un compilateur VHDL-AMS/SPICE VamSpice et le simulateur électrique SPICE OPUS. Aux blocs et/ou composants dessinés grâce à la schématique sont associés des modèles VHDL-AMS ou SPICE. Les propriétés hiérarchiques de la schématique permettent de constituer des blocs macro-composants et de « naviguer » de façon à utiliser les méthodes montantes et descendantes adoptées par ailleurs pour la conception de systèmes. MOTS -CLES : VHDL-AMS, multi-technologique, SPICE, méthodologie, SDRAM. VamSpiceDesigner du GET/ENST VamSpiceDesigner est un outil travaillant sur PC associant le compilateur VamSpice [2] et le simulateur SPICE OPUS [3] une schématique ELECTRIC [4] 2.1 La schématique ELECTRIC Cette schématique est dédiée à la conception analogique et mixte VLSI. En ce qui concerne les circuits électriques, le principe est le même que n’importe quelle schématique CAO. 2.1.1 1. Introduction : hiérarchique conception schématique La conception de systèmes selon les méthodes descendantes (top-down) et montantes (bottom-up) peut être menée avantageusement avec VHDL-AMS en considérant sa capacité de modéliser à différents degrés d’abstraction [1]. La méthodologie de conception schématique hiérarchique proposée permet : . de pouvoir « descendre », en suivant le processus descendant (top-down), dans les différents niveaux d’abstraction nécessités par le projet de conception. . de remonter, en suivant le processus montant (bottomup). On recherche une optimisation entre les approches montantes et descendantes pour fournir un modèle cohérent entre son niveau physique et son niveau fonctionnel. Pour cela, - on divise le système en différents sous-systèmes comportementaux, - on recherche des indicateurs de performance pour chaque niveau de modélisation, - on répercute progressivement l’impact des indicateurs de performances vers le système complet. Les manœuvres de navigation peuvent être obtenues en pointant sur une boîte pour faire apparaître les autres blocs de niveau d’abstraction inférieur ou supérieur. Circuit, netlist, VHDL-AMS Le principe est le suivant: Dessiner le schéma d’un circuit en plaçant des composants prédéfinis Connecter les composants Obtenir une « netlist » analogique ou un fichier VHDL-AMS 2.1.2 Macro-composant, icône, et hiérarchie Des macro-composants peuvent être obtenus en utilisant la procédure précédente et transformés en icônes. Une icône est un rectangle dans lequel on ne peut voir un sous-circuit, mais seulement le nom du macrocomposant. La propriété importante des icônes est de pouvoir apparaître en tant que composants eux-mêmes dans des circuits grâce à des commandes de hiérarchie montante ou descendante. 3. Application à la détermination de la consommation d’une mémoire SDRAM Il est proposé d’utiliser VamSpiceDesigner pour déterminer la consommation d’une mémoire SDRAM. 3.1 Schéma équivalent du circuit SDRAM pour déterminer les puissances et les énergies Le schéma de test pour déterminer les puissances et les énergies est dessiné à l’aide du module ELECTRICTM . Ce schéma comprend trois boites : La 1ère contient le circuit de test équivalent d’une cellule de la mémoire modélisée avec SPICE , La 2ème (POWER) contient les éléments permettant de calculer les puissances instantanées La 3ème (INTEGER) contient des éléments pour intégrer la puissance instantanée issue du 2ème bloc en vue d’obtenir les énergies de transition. On peut alors utiliser les propriétés hiérarchiques de la schématique pour montrer à l’écran ce que contient une boite. 3.2 Modélisation du circuit test Le circuit est complètement modélisé avec des modèles SPICE et des de transistors de niveau 3 pour tenir compte des effets de la température. On peut générer automatiquement le squelette d’un modèle VHDL-AMS qui doit être complété par les instructions utilisateurs. 3.3 Simulation de la puissance et de l’énergie du circuit test Une netlist peut être obtenue automatiqement. Suivant la séquence de test choisie, le module Power calcule la puissance instantanée qui est intégrée ensuite par le module INTEGER pour obtenir l’énergie de transition. La puissance moyenne consommée par le circuit est obtenue en divisant la valeur maximale de l’énergie par la durée de la séquence. . 4. Conclusions Nous avons décrit dans ce papier une procédure de détermination de la consommation d’une SDRAM grâce à VamSpiceDesigner un outil de conception hiérarchique de systèmes multi-technologiques. Grâce à la schématique contenue dans cet outil et la modélisation VHDL-AMS, on peut naviguer entre différents niveaux d’abstraction pour optimiser les modèles (équations et/ou paramètres) pour approcher la meilleure conception. Il est évident que l’on pourrait utiliser la méthodologie proposée pour optimiser la conception de tout système multi-technologique. . 5. Contexte de l’étude Cette étude a été menée dans le cadre du projet européen EUCLIDE CEPA2 « SPARTE » : Simulation based Performance Assessment & Rating regarding Thermal & Electrical effects. Bibliographie [1] J.-J. Charlot, “VHDL-AMS for multi-technology” , MIXDES 2000, Gdynia, Pologne, Juin 1992. [2] VamSpice © GET 20002, VamSpiceDesigner © GET 2002 [3] SPICE OPUS, Université de Ljubljana, Slovénie [4] ELECTRIC, www.staticfreesoft.com