Le 21e siècle voit l'avènement de l'utilisation des objets communicants. Ces systèmes embarqués vont être prédominants dans notre avenir proche puisqu'il est prévu que dans les 10 années à venir, 150 milliards de ces petits objets se connecteront entre eux et avec des milliards de personnes. Ces petits systèmes embarquent des applications de plus en plus complexes pour un encombrement très réduit et une autonomie élevée. De plus, avec la réduction des temps de mise sur le marché, concevoir de tels systèmes performants devient de plus en plus fastidieux. Pour facilité la tâche du concepteur, il est nécessaire d'avoir à disposition des outils qui vont permettre d'explorer différentes solutions architecturales afin d'établir rapidement un prototype qui réponde aux caractéristiques exigées. Ces outils permettent d'automatiser certaines parties de la conception en les guidant selon les différents critères que le concepteur cherche à explorer. Ils vont ainsi lui permettre de faire les choix adéquats pour établir le prototype final.
Les travaux présentés ici proposent un cadre logiciel pour aider au prototypage et à l'exploration d'architectures de circuits numériques. Il se base sur une bibliothèque d'IPs génériques et des fonctions d'évaluation des caractéristiques permettant ainsi d'explorer différentes solutions matérielles afin de choisir au final celle qui correspond le mieux aux spécifications. Ce cadre a notamment permis l'étude d'architectures utilisant l'arithmétique redondante, pour le chiffrement authentifié et de FPGAs tolérants aux défauts de fabrication. A chaque fois, il a permis d'étudier ces architectures selon les critères classiques que sont la taille, la fréquence ou la consommation, mais aussi par exemple la tolérance aux défauts.
Pour commencer, l'environnement de conception proposé et la bibliothèque d'IPs génériques associée sont présentés. Leurs caractéristiques sont détaillées ainsi que l'utilisation générale que l'on peut en faire. Ensuite, son utilisation est illustrée au travers de différents cas d'application. Le premier cas étudié est l'amélioration des performances des chemins de données arithmétiques grâce à l'utilisation de l'arithmétique redondante par la mise en oeuvre d'algorithmes d'optimisation spécifiques. Le deuxième cas consiste en la conception d'architectures pour le chiffrement authentifié répondant à différents besoins de débit ou de taille. Enfin le dernier cas explore différentes topologies de FPGA afin d'établir celle dont le réseau d'interconnexion est le moins encombrant. Puis cette architecture est évaluée en terme de tolérance aux défauts de fabrication et des solutions pour améliorer cette tolérance sont proposées.
Outre la poursuite des études menées pour proposer des architectures performantes à la pointe de la technologie, ces travaux montrent aussi la nécessité d'intégrer à la conception de nouveaux critères tels que la fiabilité et de les prendre en compte dans leur globalité au même titre que les critères de performance usuels.