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Questions and Answers
Qu'est-ce que SoC signifie en français ?
Qu'est-ce que SoC signifie en français ?
Système sur puce
Quelles fonctions sont souvent présentes dans un SoC ?
Quelles fonctions sont souvent présentes dans un SoC ?
Quelle est la loi qui prédit le doublement du nombre de transistors sur une puce tous les deux ans ?
Quelle est la loi qui prédit le doublement du nombre de transistors sur une puce tous les deux ans ?
La loi de Moore
La conception monolithique des SoC est facilement adaptable aux nouvelles exigences.
La conception monolithique des SoC est facilement adaptable aux nouvelles exigences.
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Quelles sont les principales limites du SoC qui ont conduit à l'évolution vers le MPSoC ?
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Quel est le cœur du SoC ?
Quel est le cœur du SoC ?
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Quelles sont les trois grandes familles de SoC ?
Quelles sont les trois grandes familles de SoC ?
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Qu'est-ce que la composante GPU du SoC ?
Qu'est-ce que la composante GPU du SoC ?
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Quel est le rôle du NPU (Neuronal Processing Unit) ?
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Que permet le DSP (Digital Signal Processor) ?
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Que gère le modem intégré au SoC ?
Que gère le modem intégré au SoC ?
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Quelle est la fonction du processeur d'images (ISP) ?
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Que gère le processeur de sécurité (SPU) ?
Que gère le processeur de sécurité (SPU) ?
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Que fait la composante DMA (Direct Memory Access) ?
Que fait la composante DMA (Direct Memory Access) ?
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Quel est le rôle du PMU (Power Management Unit) ?
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Que fait le PLL (Phase-locked loop) ?
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Quel est le rôle du VCO (Voltage-controlled oscillator) dans l'ESP8266 ?
Quel est le rôle du VCO (Voltage-controlled oscillator) dans l'ESP8266 ?
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Quels types de cœurs ARM sont courants dans un MPSoC ?
Quels types de cœurs ARM sont courants dans un MPSoC ?
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L'architecture MPSoC est moins efficace que l'architecture SoC pour le traitement parallèle.
L'architecture MPSoC est moins efficace que l'architecture SoC pour le traitement parallèle.
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Quelle est la caractéristique principale qui distingue MPSoC de SoC ?
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Quel est le bus de communication avancé utilisé dans les MPSoC ?
Quel est le bus de communication avancé utilisé dans les MPSoC ?
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Les MPSoC sont conçus pour être utilisés dans les mêmes applications que les SoC.
Les MPSoC sont conçus pour être utilisés dans les mêmes applications que les SoC.
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Quels sont les avantages d'utiliser un MPSoC par rapport à un SoC ?
Quels sont les avantages d'utiliser un MPSoC par rapport à un SoC ?
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Quel est l'exemple typique de MPSoC cité dans le texte ?
Quel est l'exemple typique de MPSoC cité dans le texte ?
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Study Notes
Chapitre 2 : Architecture des systèmes embarqués : SoC, MPSOC
- Le chapitre traite de l'architecture des systèmes embarqués, en se focalisant sur les SoC (System-on-Chip) et MPSOC (Multiprocessor System-on-Chip).
Évolution du marché des systèmes électroniques (Applications)
- La demande de services en télécommunication, multimédia, TS & I, etc. a augmenté, conduisant à un marché en constante évolution.
- Les applications telles que l'audiovisuel numérique (fixe ou portable), la VOD (Set-Top Box), Visiophone et eTV, les téléphones portables (3G), les baladeurs audio (CD, MP3, MP4), les ordinateurs, les PDA et l'électronique embarquée dans l'automobile (GPS) illustrent cette évolution.
Évolution du marché des systèmes électroniques (Applications)
- L'évolution du nombre de transistors par personne est corrélée à la loi de Moore.
- Cette loi prédit une augmentation exponentielle de la puissance de calcul disponible tous les deux ans.
Évolution du marché des systèmes électroniques (Besoins)
- Augmentation des fonctionnalités et des puissances de calcul.
- Réduction des dimensions géométriques.
- Baisse de la consommation d'énergie.
- Souplesse et malléabilité de l'architecture.
- Développement rapide en technologie.
- Limiter les coûts de développement.
- Adaptation aux normes et évolution des normes.
Avènements Technologiques
- Le coût du transistor diminue de -42% chaque année.
- Le nombre de transistors par puce double en moyenne tous les deux ans.
- L'intégration de composants sur une seule puce s'est intensifiée, passant de 97 millions en 2007 à 1,5 milliard en 2013.
- Cette augmentation de l'intégration a permis le passage à une technologie plus complexes.
Les SoC
- Définition de SoC : Un SoC (System on Chip) est un système complet sur une seule puce de silicium.
- Nombreuses fonctions déjà complexes sur une même puce : processeurs embarqués, mémoires embarquées, logiciels embarqués et connectiques standards (USB, PCI, Ethernet...).
- Les SoC peuvent intégrer des blocs IP réutilisables et complexes, ainsi que des modules de signaux mixtes (ADC/DAC).
Composants d'un SoC
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Le CPU (Central Processing Unit) : c'est le cœur du SoC, fonctionnant à l'identique d'un ordinateur. Il intègre plusieurs coeurs cadencés à différentes fréquences pour exécuter des threads et stocker des informations en cache.
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Les cœurs : Un processeur est composé de plusieurs cœurs (dual-core, quad-core ou octo-core). Cela permet le traitement simultané de plusieurs applications (multitâche).
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La fréquence : La fréquence du processeur détermine la vitesse d'exécution des tâches. Plus la fréquence est élevée, plus l'exécution d'une tâche est rapide.
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Les threads : Les cœurs d'un processeur exécutent des threads (fils d'exécution), qui représentent des tâches individuelles.
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Le cache : Le cache est une petite mémoire rapide qui stocke les informations récurrentes utilisées par le processeur. Cela permet d'éviter de les charger à partir de la RAM.
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La puce graphique (GPU) : le GPU calcule les images en 2D et 3D, et gère l'affichage. Sa fréquence de rafraîchissement détermine la fluidité de l'image.
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La puce neuronale (NPU) : traite les tâches liées à l'intelligence artificielle (IA).
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Le modem : l'unité réseau gère différents protocoles de communication comme le Wifi, Bluetooth, NFC et les technologies mobiles (4G, 5G, 3G).
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Le processeur de signal d'images (ISP) : traite et met en forme les images numériques capturées par le capteur du smartphone.
-
Le processeur de sécurité (SPU): protège les données biométriques sensibles, les données bancaires, etc.
Les DMA
- DMA : accède directement à la mémoire pour des transferts de données efficaces.
- Le DMA peut effectuer des transferts entre les composants du système.
- Le DMA accélère le transfert de données de grande taille à partir des composants du système vers la mémoire et vice-versa.
- Le DMA est configuré par le CPU et peut effectuer des transferts de données en mode "burst".
Différents types de SoC
- Systèmes sur puce (SoC) basés sur microcontrôleurs comme Arduino.
- SoC basés sur microprocesseurs, utilisés largement dans les smartphones.
- SoC dédiés à une tâche particulière, comme ceux utilisés pour les fonctions FPGA.
Composition d'un SoC Samsung Exynos990 - GalaxyS20
- Représentation schématique des divers composants d'un système sur puce.
- Intégration de composants comme CPU, GPU, DSP et NPU.
- Organisation de périphériques comme la caméra, le processeur vidéo et audio, et d'autres fonctions.
Architecture d'un MPSoC
- Architecture multiprocesseur sur une seule puce (MPSoC).
- Les différents processeurs et blocs de mémoire sont interconnectés par un bus haute performance, permettant un traitement parallèle efficace.
Composants principaux d'un MPSoC
- Processeurs d'application (Ex: Cortex-A53, Cortex-A57, Cortex-A72).
- Processeurs en temps réel (Cortex-R5, Cortex-R7, Cortex-R8).
- Processeurs graphiques (Ex: Mali-400MP).
- Unités de traitement spécialisées (codecs vidéo, accélérateurs de calculs).
Fonctionnalités clés d'un MPSoC
- Multithreading.
- Cache hiérarchique.
- Extensions SIMD.
- Gestion Dynamique de la Fréquence et de la Tension (DVFS).
- Modes de Veille et d'Économie d'Énergie.
- Contrôle Thermique.
- Technologies comme Power Islands et ClockGating.
Interconnexions
- L'interconnexion joue un rôle crucial dans un MPSoC.
- L'AXI interconnect facilite des communications rapides et efficaces entre les différents composants.
- Les éléments clés d'une connexion sont les maîtres AXI, les esclaves AXI et les composants de gestion.
Mémoire
- Types de mémoire (Ex: DDR4, LPDDR4).
- Fonctionnalités clés des interfaces mémoire (haute fréquence, faible latence).
Sécurité et Configuration
- Démarrage Sécurisé (Secure Boot).
- Cryptographie Matérielle.
- Gestion des Clés.
- Unités de sécurité.
- Exemple d'utilisation (dans une voiture connectée).
Exemple de SoC (Raspberry Pi, ESP8266, ZynqUltraScale)
Performances Optimales pour MPSoC
- Réponse aux exigences des applications plus exigeantes et en temps réel.
- Amélioration de l'efficacité énergétique et des capacités de traitement en parallèle.
- Solutions techniques comme les Interconnexions, la Mémoire, et les Technologies de gestion de la puissance pour optimiser le système.
Tableau comparatif SoC vs MPSoC
- Considérations relatives à l'architecture, aux performances, à la consommation d'énergie, et au parallélisme pour différents SoC comme le Snapdragon, Apple A-series, Zynq UltraScale, et i.MX 8.
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Description
Ce quiz aborde l'architecture des systèmes embarqués, avec un accent sur les SoC et MPSOC. Il explore également l'évolution du marché des systèmes électroniques et l'impact de la loi de Moore sur la puissance de calcul. Testez vos connaissances sur ces concepts essentiels en électronique embarquée.
