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