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Synthèse de haut-niveau de contrôleurs ultra-faible consommation ...

Synthèse de haut-niveau de contrôleurs ultra-faible consommation ...

tel-00553143, version 1

tel-00553143, version 1 - 6 Jan 2011

tel-00553143, version 1 - 6 Jan 2011 Contents Contents i 0 Résumé étendu 1 0.1 Réseaux de capteurs sans fil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0.1.1 Architecture d’un nœud de capteur . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0.1.2 Contraintes de conception d’un nœud de capteur . . . . . . . . . 3 0.2 Optimisation de puissance d’un nœud de capteur . . . . . . . . . . . . . 4 0.2.1 Conception VLSI orientée faible consommation . . . . . . . . . . 4 0.2.2 Microcontrôleurs faible consommation . . . . . . . . . . . . . . . 5 0.3 Une approche combinant power gating et spécialisation . . . . . . . . . . 6 0.3.1 Micro-tâches matérielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.3.2 Modèle au niveau système proposé . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0.3.3 Modèle d’exécution et flot de conception logiciel . . . . . . . . . 10 0.4 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 0.5 Résultats expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 0.5.1 Temps de commutation du power gating . . . . . . . . . . . . . . 14 0.5.2 Gains en puissance dynamique de l’approche à base de micro-tâches 14 0.5.3 Estimation de la consommation du moniteur système . . . . . . 16 1 Introduction 19 1.1 Wireless Sensor Network (WSN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.1.1 WSN node architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.1.2 WSN node design constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.2 Power optimization of a WSN node . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.2.1 Low-power VLSI design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.2.2 Low-power MCUs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3 Proposed approach: combination of power-gating and hardware specialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.3.1 Power-gated micro-task . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.3.2 Proposed system model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.3.3 Customized execution model and software design-flow . . . . . . 27 1.4 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.5 Thesis organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 i

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