D veloppement de la cellule dmuxtree m thodes de synth se r alisation finale
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Développement de la cellule DMUXTREE méthodes de synthèse - réalisation finale PowerPoint PPT Presentation


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Développement de la cellule DMUXTREE méthodes de synthèse - réalisation finale. Pierre Marchal Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA [email protected] Sommaire. Introduction Synthèse logique sur pavage cellulaire Réalisation de la cellule Exemples, Exercices

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Développement de la cellule DMUXTREE méthodes de synthèse - réalisation finale

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Presentation Transcript


D veloppement de la cellule dmuxtree m thodes de synth se r alisation finale

Développement de la cellule DMUXTREEméthodes de synthèse - réalisation finale

Pierre Marchal

Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA

[email protected]


Sommaire

Sommaire

  • Introduction

  • Synthèse logique sur pavage cellulaire

  • Réalisation de la cellule

  • Exemples, Exercices

  • Détection de pannes et réparation

  • Conclusion


Part i introduction

Part I: Introduction

Historique

Cellule vivante

Besoins et problématique


Historique 1

Historique (1)

  • fin XVIème siècle (Hollande): utilisation d’un tube équipé d’une lentille à chaque extrémité pour observer les astres

  • XVIIème siècle: utilisation du même genre d’instrument pour observer la nature et les êtres vivants en particulier

  • le hollandais Antoni van Leeuwenhoek est parmi les plus prestigieux micrographes du XVIIème siècle(http://www.euronet.nl/users/warnar/leeuwenhoek.html).


Historique 2

Historique (2)

  • en 1665, l’anglais Robert Hooke introduit le mot cellule pour désigner les petites structures aperçues en examinant une fine lamelle de liège au microscope.

  • Leeuwenhoek est le premier à rapporter l’existence de cellules chez les animaux

  • en 1820, le microscope achromatique permet d’étudier la structure fine des tissus organiques.

  • en 1839, une étape majeure est franchie: l’établissement de la théorie cellulaire


La cellule vivante 1

La cellule vivante (1)

  • êtres vivants caractérisés par une hiérarchie d’organisations complexes : molécules, structures submicroscopiques, organites, cellules, tissus, organes.

  • cellule est située à un niveau essentiel : c’est la plus petite portion de matière vivante qui puisse vivre isolée de manière complète, et, notamment se reproduire.

  • les niveaux inférieurs à la cellule sont identiques chez des espèces très différentes; au contraire, l’organisation des tissus et l’anatomie des individus sont très diversifiées selon les espèces


Propri t s du vivant 1

Propriétés du vivant (1)

  • individualisation: êtres délimités par une membrane formant des unités vivantes autonomes.

  • nutrition : se maintiennent en vie en absorbant ou en fabriquant les aliments dont ils ont besoin.

  • respiration-fermentation : ils transforment, par réactions de combustion lente, l’énergie des aliments en énergie disponible.

  • reproduction : peuvent fournir des copies exactes d’eux-mêmes.


Propri t s du vivant 2

Propriétés du vivant (2)

  • évolution : peuvent fournir des copies modifiées (croisement ou mutation) d’eux-mêmes.

  • mouvement : déplacement coordonné à l’aide de cil ou flagelle.

  • mort : la propriété du vivant n’est pas immuable, (formol).


Besoins et probl matique

Besoins et problématique

  • Synthèse de systèmes logiques

  • sur des pavages cellulaires (simplicité, reproductibilité)

  • dotés des propriétés du vivants :

    • développement autonome (auto-structuration)

    • entretien explicitement autonome (auto-réparation)

    • capable de reproduction et d’évolution (auto-reproduction)

  • Description des “organites” qui composent la cellule pour le moindre prix


Part ii synth se logique sur pavage cellulaire

Part II: Synthèse logique sur pavage cellulaire

Triangle

Carré

Hexagone


Pavage du plan espace cellulaire

Pavage du plan (espace cellulaire)

  • Pavages réguliers :

  • Trois polygones convexes permettent un pavage sans trous

    • triangle

    • carré

    • hexagone


Pavage du plan espace cellulaire1

Pavage du plan (espace cellulaire)

  • Pavages irréguliers :

  • il en existe beaucoup, 1 permet de simplifier le voisinage

    • octogone - losange


Arbres de d cision binaire et espaces cellulaires 1

Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (1)

  • Arbres symétriques sur structures cellulaires


Arbres de d cision binaire et espaces cellulaires 2

Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (2)

  • Arbres asymétriques sur structures cellulaires


Arbres de d cision binaire et espaces cellulaires 3

Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (3)

  • Arbres symétriques avec test & affectation


Arbres de d cision binaire et espaces cellulaires 31

Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (3)

  • Arbres asymétriques avec test & affectation


Diagrammes de d cision binaire et espaces cellulaires 1

Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (1)

  • Reconvergence symétrique


Diagrammes de d cision binaire et espaces cellulaires 2

Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (2)

  • Reconvergence asymétrique


Diagrammes de d cision binaire et espaces cellulaires 3

Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (3)

  • Reconvergence par croisement des branches


Diagrammes de d cision binaire et espaces cellulaires 4

Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (4)

  • Reconvergence double croisement des branches


R sultats des calculs 1

Anisotropes

arbre canonique

fonction test

majorité

additionneur

triangles

60 + 48

34+33

15+14

10+8

carrés

65

41

18

13

hexagones h

42

26

13

10

hexagones v

64

34

15

10

 octogones

49

34

15

9

Résultats des calculs (1)


R sultats des calculs 2

Isotropes

arbre canonique

fonction test

majorité

additionneur

triangles

40

67

29

18

carrés

39

41

18

13

hexagones

31

26

15

9

octogones

31

26

15

9

Anisotropes

49

34

15

9

hexagones

37

27

12

7

octogones

18

16

7

5

Résultats des calculs (2)


Part iii r alisation de la cellule

Part III: Réalisation de la cellule

DMUX - la préhistoire

DMUX2 - l’époque contemporaine

DMUX3 - la nouvelle génération


Mux et dmux rappel

MUX et DMUX - Rappel

  • Convergence - Divergence


Cellule dmux1

Cellule DMUX1

  • Réalisation du DMUX à l’aide de portes logiques

Remarque 1 : plus gros version MUX

Remarque 2 : longueur des chemins

Remarque 3 : consommation


Cellule dmux2 r alisation conventionnelle

Cellule DMUX2 (Réalisation conventionnelle)


Cellule dmux2 bloc de test

A

dir

1

0

1

0

1

0

A

A

1

0

0

¬ A

1

Cellule DMUX2 (Bloc de test)


Cellule dmux2 bloc de connexion et croisement

dir

1

cross

0

0

1

1

0

0

0

1

1

Cellule DMUX2 (Bloc de connexion et croisement)


Cellule dmux2 bloc de m moire

Cellule DMUX2 (Bloc de mémoire)


Cellule dmux2 bloc de sortie

Cellule DMUX2 (Bloc de sortie)


Cellule dmux2 membrane d isolation

Cellule DMUX2 (Membrane d’isolation)


Exercice 1 dmux2 format table

Exercice 1: DMUX2 format table


Cellule dmux2 solution format table

dir

cross

0

1

isolW

isolN

0

1

0

1

N

N

N

N

V

V

0

V

V

W

W

W

W

0

N

N

N

N

1

V

V

V

V

0

0

0

0

1

1

1

1

0

V

V

V

V

W

W

W

W

1

1

1

1

1

1

V

V

V

V

0

0

0

0

.

Cellule DMUX2 (solution : format table)

=

=


Cellule dmux2 bloc connexions bus longue distance

Cellule DMUX2 (Bloc connexions bus longue distance)


Cellule dmux2 interconnexions grande distances

Cellule DMUX2 (interconnexions à grande distances)


Cellule dmux2 description du g ne

Cellule DMUX2 (Description du gène)


Exercice 2 m moire dmux2

Exercice 2: mémoire DMUX2

  • Calculer de la taille mémoire pour un système autorisant des adresses locales sur 4 bits8 bits

15 bits par gènes

65’536 cellules

983’040 bits

~ 1 Mbit

15 bits par gènes

256 cellules

3’840 bits

~ 4 Kbit


Cellule dmuxtree3

Cellule DMUXTREE3


Cellule dmux3 description du g ne

Cellule DMUX3 (Description du gène)


Exercice 3 m moire dmux3

Exercice 3: mémoire DMUX3

  • Calculer de la taille mémoire pour un système autorisant des adresses locales sur 4 bits8 bits

41 bits par gènes

65’536 cellules

2’686’976 bits

~ 2.7 Mbit

41 bits par gènes

256 cellules

10’496 bits

~ 10.5 Kbit


Dmuxtree

DMUXTREE


Part iv exemples et exercices

Part IV: Exemples et exercices

Compteur/décompteur par 4

DMUX2 – DMUX3


Compteur d compteur par 4 r ordonnancement

Compteur/décompteur par 4 (Réordonnancement)


Compteur d compteur par 4 croisement

Q0

1

1

0

0

¬Q0

Q0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

¬M

¬M

1

1

1

0

1

0

0

Q1

¬Q1

¬Q1

0

1

1

0

1

0

0

0

+

Q1

Compteur/décompteur par 4 (Croisement)

+


Compteur d compteur par 4 exercice

Compteur/décompteur par 4 (exercice)


Compteur d compteur par 4 macro cellule

1

1

-

Ø

-

Q

0

Q

0

0

1

-

1

+

Q

0

Ø

Ø

0

M

M

0

1

1

1

Ø

Ø

Q

1

Q

1

Q

1

0

0

1

1

+

Q

1

Compteur/décompteur par 4 (macro-cellule)


Compteur d compteur par 4 interconnexion

Compteur/décompteur par 4 (interconnexion)

0

+

D

Q

0

Q

0

M

0

+

D

Q

1

Q

1


Compteur d compteur par 4 g nome

0078

0336

0000

0536

0250

0210

0018

0058

0400

0317

Compteur/décompteur par 4 (Génome)


Compteur d compteur par 4 dmux3

+

Q0

1

1

0

0

Q0

¬Q0

1

1

1

0

0

0

0

Q1

Q1

1

1

0

0

M

M

1

0

0

1

+

Q1

Compteur/décompteur par 4 (DMUX3)


Compteur d compteur par 4 dmux31

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

Q0+

0

0

0

0

0

0

0

0

Q1+

Compteur/décompteur par 4 (DMUX3)


Compteur d compteur par 4 macro cellule1

Q0

¬Q0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

Q0+

Q1

Q1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

0

M

M

1

1

0

0

1

0

1

0

0

Q1+

Compteur/décompteur par 4 (macro-cellule)


Compteur d compteur par 4 interconnexion1

Compteur/décompteur par 4 (interconnexion)

Q0+

M

Q1+


Compteur d compteur par 4 g nome1

Compteur/décompteur par 4 (Génome)

00100001C8

14000001F8

0408200118

0800000138

280800017F

0800000188


Part v d tection de pannes et r paration

Part V: Détection de pannes et réparation

Détecter les pannes

Réparer les pannes

Détecter ses propres pannes

Réparer ses propres pannes


D tecter les pannes

Détecter les pannes

  • Pour chaque type de pannes, déterminer des vecteurs de test

  • Calculer les réponses attendues aux vecteurs de test

  • Appliquer des vesteurs de test au système

  • Vérifier point à point le fonctionnement

  • Localiser le problème en cas d’erreur


R parer les pannes

Réparer les pannes

  • Pour réparer, 3 étapes nécessaires :

    • Connectique 1 :

      • Déconnecter les parties fautives

    • Fonctionnel : Disposer de matériel de remplacement

      • Pour chaque type de fonction

      • En quantité suffisante

    • Connectique 2 :

      • Connecter les parties de remplacement


D tecter ses propres pannes

Détecter ses propres pannes

  • TMR (Triple Modular Redundancy)

    • Trois copies calculent en parallèle

    • Un comparateur voteur

  • Extension : nMR (idem sur n copies; n > 2)

  • Opérateur Dual + Dual Rail Checker

    • Détecte les pannes de fabrication (technologie)

    • Opère pendant l’utilisation même

    • Nécessite une phase de test des Checkers


R parer ses propres pannes

Réparer ses propres pannes

  • Par l’intermédiaire de gènes spécifiques:

    • Autotest de la cellule (autotest du bloc de test)

    • Cellule en panne:

      • Pannes masquées → cellule fonctionnelle

      • Pannes non masquées → cellule transparente

    • Perturbations possibles:

      • Verticalement → coupure colonne

      • Horizontalement → coupure ligne

      • Les deux simultanément → coupure ligne + colonne


Part vi conclusion

Part VI: Conclusion


Projet embryonique

Projet Embryonique

  • Créer une technologie ayant les capacités:

    • Auto-structuration

    • Auto-détection des défauts

    • Auto-réparation des pannes

    • Auto-surveillance des paramètres physiques

    • Auto-adaptation aux paramètres physiques

    • Auto-surveillance des traitements

    • Auto-adaptation des traitements


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