Développement de la cellule DMUXTREE méthodes de synthèse - réalisation finale

1. Développement de la cellule DMUXTREEméthodes de synthèse - réalisation finale Pierre Marchal Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA Pierre.marchal@csem.ch

2. Sommaire • Introduction • Synthèse logique sur pavage cellulaire • Réalisation de la cellule • Exemples, Exercices • Détection de pannes et réparation • Conclusion

3. Part I: Introduction Historique Cellule vivante Besoins et problématique

4. 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).

5. 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

6. 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

7. 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.

8. 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).

9. 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

10. Part II: Synthèse logique sur pavage cellulaire Triangle Carré Hexagone

11. Pavage du plan (espace cellulaire) • Pavages réguliers : • Trois polygones convexes permettent un pavage sans trous • triangle • carré • hexagone

12. Pavage du plan (espace cellulaire) • Pavages irréguliers : • il en existe beaucoup, 1 permet de simplifier le voisinage • octogone - losange

13. Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (1) • Arbres symétriques sur structures cellulaires

14. Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (2) • Arbres asymétriques sur structures cellulaires

15. Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (3) • Arbres symétriques avec test & affectation

16. Arbres de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (3) • Arbres asymétriques avec test & affectation

17. Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (1) • Reconvergence symétrique

18. Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (2) • Reconvergence asymétrique

19. Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (3) • Reconvergence par croisement des branches

20. Diagrammes de Décision Binaire et Espaces Cellulaires (4) • Reconvergence double croisement des branches

21. 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)

22. 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)

23. Part III: Réalisation de la cellule DMUX - la préhistoire DMUX2 - l’époque contemporaine DMUX3 - la nouvelle génération

24. MUX et DMUX - Rappel • Convergence - Divergence

25. 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

26. Cellule DMUX2 (Réalisation conventionnelle)

27. A dir 1 0 1 0 1 0 A A 1 0 0 ¬ A 1 Cellule DMUX2 (Bloc de test)

28. dir 1 cross 0 0 1 1 0 0 0 1 1 Cellule DMUX2 (Bloc de connexion et croisement)

29. Cellule DMUX2 (Bloc de mémoire)

30. Cellule DMUX2 (Bloc de sortie)

31. Cellule DMUX2 (Membrane d’isolation)

32. Exercice 1: DMUX2 format table

33. 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) = =

34. Cellule DMUX2 (Bloc connexions bus longue distance)

35. Cellule DMUX2 (interconnexions à grande distances)

36. Cellule DMUX2 (Description du gène)

37. 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

38. Cellule DMUXTREE3

39. Cellule DMUX3 (Description du gène)

40. 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

41. DMUXTREE

42. Part IV: Exemples et exercices Compteur/décompteur par 4 DMUX2 – DMUX3

43. Compteur/décompteur par 4 (Réordonnancement)

44. 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) +

45. Compteur/décompteur par 4 (exercice)

46. 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)

47. Compteur/décompteur par 4 (interconnexion) 0 + D Q 0 Q 0 M 0 + D Q 1 Q 1

48. 0078 0336 0000 0536 0250 0210 0018 0058 0400 0317 Compteur/décompteur par 4 (Génome)

49. + 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)

50. 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)