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Développement de la cellule DMUXTREE méthodes de synthèse - réalisation finale

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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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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
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 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 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)

=

=

exercice 2 m moire dmux2
Exercice 2: mémoire DMUX2
  • Calculer de la taille mémoire pour un système autorisant des adresses locales sur 4 bits 8 bits

15 bits par gènes

65’536 cellules

983’040 bits

~ 1 Mbit

15 bits par gènes

256 cellules

3’840 bits

~ 4 Kbit

exercice 3 m moire dmux3
Exercice 3: mémoire DMUX3
  • Calculer de la taille mémoire pour un système autorisant des adresses locales sur 4 bits 8 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

part iv exemples et exercices

Part IV: Exemples et exercices

Compteur/décompteur par 4

DMUX2 – DMUX3

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 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 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 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
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
ad