Le contexte général de cette thèse se situe dans le domaine de la synthèse RTL (Register Transfer Level). Une spécification initiale en termes de transferts de registres décrite dans un langage de haut niveau (VHDL, Verilog) définit l'ordre des opérations. A partir de cette spécification, le système de synthèse RTL génère une description structurelle fonctionnellement équivalente interconnectant des portes de base et des macro blocs de la cible technologique. Le langage de description considéré ici est le langage VHDL standardisé par le groupe IEEE en 1987. Ce choix est justifié par une étude comparative entre différents langages. Les principales caractéristiques du langage VHDL ainsi que les améliorations apportées par la nouvelle norme de 1992 sont évoquées. Dans une seconde partie, les limitations du langage VHDL pour son utilisation en synthèse et le flot de conception à partir d'une spécification RTL sont présentés. Plusieurs modèles VHDL d'éléments simples et de macro blocs sont décrits pour la synthèse. Le flot général de conception utilisant ces macro blocs est analysé et détaillé pour deux cas pratiques: l'utilisation des générateurs XBLOX de Xilinx et ACTgen d'Actel dans le logiciel de synthèse ASYL+. La dernière partie s'attache plus précisément à la modélisation d'éléments de bibliothèques en vue de leur utilisation en synthèse. Un format de bibliothèque, permettant de décrire tout aussi bien des portes simples que des macro blocs, est défini. Le nouveau format de bibliothèque standard VITAL est analysé ainsi que ses perspectives d'utilisation en simulation et en synthèse. La norme LPM qui définit un ensemble d'éléments standards indépendants de la technologie est également présentée. Cette dernière partie a conduit à la définition d'un nouveau flot de synthèse unifié utilisant les macro blocs et à la mise en place de plusieurs optimisations basées sur la notion de dérivation

Cette thèse se situe dans le cadre de la synthèse logique. Elle a pour objet la synthèse logique optimisée de circuits sur réseaux programmables à base de «tables de vérité» de type «Xilinx». Ces réseaux programmables ont été à l'origine du premier succès commercial des réseaux reprogrammables à faible granularité. Une première solution pratiquée industriellement a consisté à associer une bibliothèque équivalente de primitives logiques simples de type «cellule standard» à un réseau Xilinx. Une telle approche conduit à une très pauvre utilisation de la technologie cible car elle ne tire pas profit de la richesse de la cellule de base. Cette thèse s'intéresse, en conséquence, à des approches plus ciblées. Il s'agit de décomposer de façon optimisée les parties combinatoires en sous-fonctions «saturant» les possibilités des cellules élémentaires. Pour ceci, le traitement des fonctions booléennes sera effectué dès l'étape de factorisation en fonction du but final. Après un rappel de la factorisation «lexicographique», qui a comme fondement l'existence d'un ordonnancement des entrées, une méthode de décomposition en sous fonctions de k variables est proposée. Elle sert de base à des méthodes de décomposition technologique pour les séries Xilinx 3000 et Xilinx 4000. Deux alternatives à cette factorisation lexicographique sont proposées, une factorisation utilisant une représentation par diagramme de décision binaire (ROBDD) et une factorisation algébrique classique adaptée aux caractéristiques de la cible Xilinx. La dernière étape de synthèse concerne de façon plus fine le regroupement des sous-fonctions dans la cellule physique Xilinx et se préoccupe de l'optimisation des points de mémorisation, des buffers et des ressources d'horloge. Une évaluation sur un ensemble d'exemples internationaux et industriels démontre l'efficacité des méthodes proposées. Ce travail a fait l'objet d'un transfert technologique vers le logiciel industriel ASYL+

Cette thèse s'intéresse d'une part au problème de décomposition technologique orienté surface sur des réseaux programmables de type FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) et d'autre part à la synthèse des macro-générateurs sur ASICs et plus précisément de la synthèse des additionneurs. La décomposition s'articule autour de deux axes essentiels: tout d'abord, il s'agit d'optimiser la taille de la représentation des fonctions booléennes. Les représentations de base choisies ici sont les ROBDDs (Reduced Ordered Binary Decision Diagrams) ainsi qu'une structure dérivée, les ITE (If Then Else). La deuxième étape concerne la décomposition proprement dite. Les technologies cibles sont ici des FPGAs à base de LUT-k (Look Up Table), en particulier les FPGAs XC5200 de Xilinx et Orca de AT&T. Les deux méthodes de décomposition technologique orienté surface proposées permettent une décomposition hétérogène en prenant en compte non pas une seule configuration mais un ensemble de configurations possibles de la cellule cible. La première méthode est fondée sur un parcours descendant et optimisé du ROBDD. La seconde méthode s'appuie sur une modélisation en recouvrement d'hypergraphe du problème de décomposition technologique. Dans les deux méthodes, le coût exact en terme de surface finale du circuit est pris en compte à chaque étape de la décomposition. L'étude menée dans la deuxième partie de la thèse sur la macro-génération conduit dans un premier temps à l'exploration de l'espace des solutions possibles puis à l'optimisation d'une solution sélectionnée par un algorithme de dérivation discrète. L'utilisation d'un filtre permet la restriction de l'espace des solutions à explorer et d'autre part guide le processus de dérivation en éliminant les solutions trivialement médiocres. La combinaison des processus d'exploration et de dérivations permet la génération de macros dont les caractéristiques physiques sont les plus proches possibles de celles fixées par un utilisateur potentiel. Ces méthodes ont été intégrées au sein d'un outil universitaire ASYL+ développé au laboratoire CSI

Cette thèse propose de nouvelles méthodes de synthèse automatique des contrôleurs internes aux circuits numériques. Elles permettent en particulier d'intégrer, directement au niveau du contrôleur, des dispositifs de détection d'erreurs ou de tolérance aux fautes. En ce qui concerne la détection d'erreurs, quatre flots de synthèse ont été implantés. Deux d'entre eux utilisent la méthode classique de duplication et comparaison, tandis que les deux autres sont basés sur la vérification d'un flot de contrôle par analyse de signature. La signature est une information permettant de caractériser la séquence parcourue d'états du contrôleur. La vérification du flot de contrôle correspond à la détection des séquences illégales d'états. En ce qui concerne la tolérance aux fautes, quatre flots ont été implantés. Deux d'entre eux utilisent la méthode classique de triplement et vote majoritaire, tandis que les deux autres sont basés sur l'utilisation d'un code correcteur d'erreurs lors du codage du contrôleur. Une erreur survenant dans le code de l'état courant peut ainsi être corrigée en utilisant les propriétés du code correcteur choisi. L'analyse des résultats de synthèse de nombreux exemples montre l'intérêt des nouvelles méthodes de détection et de tolérance proposées, et des algorithmes de synthèse implantés. Ainsi, ces méthodes et ces algorithmes permettent, entre autres, de définir de nouveaux compromis coût/sûreté de fonctionnement, en réduisant sensiblement le coût matériel de la redondance implantée. L'automatisation des traitements permet de plus de réduire le coût de conception lié à l'amélioration de la sûreté de fonctionnement des contrôleurs, en particulier lorsque des techniques plus pointues sont préférées à la redondance massive

Cette thèse propose et analyse de nouvelles méthodes de synthèse logique. L'analyse concerne des outils de la "troisième génération" d'écriture de bases irrédondantes de fonctions booléennes, à savoir les minimiseurs dits symboliques. Cette génération de minimiseurs conduit à la solution optimale plus rapidement et avec moins d'espace mémoire que les heuristiques de la minimisation explicite. Elle permet également le calcul de la forme complémentée minimale sans être exposée à des problèmes d'explosion en complexité, ce qui permet d'aboutir à un choix efficace entre une fonction et son complément. Nous avons abordé ensuite les problèmes de granularité des expressions factorisées. Nous avons proposé une méthode originale de réinjection qui intègre d'une façon concurrente une phase de minimisation symbolique des expressions booléennes. Cette méthode a permis de "corriger" la granularité: d'une part, des expressions booléennes obtenues par la factorisation, d'autre part, des équations obtenues par une description de haut niveau de type VHDL. La méthode proposée peut être également appliquée en tant que minimiseur logique qui tient compte du partage de la logique entre les expressions booléennes, ce qui n'est pas possible avec un minimiseur logique local ou global. Les expériences pratiques et l'application sur les réseaux programmables de type CPLD sont concluantes. Enfin, nous avons proposé une méthode originale de l'exploration de l'espace des solutions des macro-générateurs de type additionneur. Cette méthode est fondée sur le filtrage des solutions générées et l'amélioration par dérivation d'une solution donnée. Cette approche peut être efficacement appliquée sur la macro-génération sous contraintes temporelles