Thesis defence of Ali Naimi (CDSI team): Adjustable Precision Arithmetic for Low-Power Asynchronous Circuits Applied to Non-Uniform Sampling FIR Filters

Ali NAIMI - CDSI team

Thesis direction
Katell MORIN ALLORY - Thesis director - Full professor - Grenoble INP / TIMA Laboratory
Laurent FESQUET - Thesis co-director - Associate professor - Grenoble INP / TIMA Laboratory

Rapporteurs
Oussama EL ISSATI - Rapporteur - Full professor - INPT (Rabat, MOROCCO)
Arnaud VIRAZEL - Rapporteur - Full professor - Université de Montpellier

Composition of the jury
Katell MORIN ALLORY - Thesis director - Full professor - Grenoble INP / TIMA Laboratory
Laurent FESQUET - Thesis co-director - Associate professor - Grenoble INP / TIMA Laboratory
Oussama EL ISSATI - Rapporteur - Full professor - INPT (Rabat, MOROCCO)
Arnaud VIRAZEL - Rapporteur - Full professor - Université de Montpellier
Roselyne CHOTIN - Examinator - Full professor - Sorbonne Université

Title: Adjustable Precision Arithmetic for Low-Power Asynchronous Circuits Applied to Non-Uniform Sampling FIR Filters 
Keywords: adjustable arithmetic, clockless circuits, low-power
Abstract: Today, energy consumption is the unavoidable optimization factor, which can not be neglected anymore in the quest of ever highly performant, portable, robust and communicating embedded systems. The goal of this thesis is the development of integrated systems, which are enough energetically efficient to operate without the use of a battery. The proposed approach we intend in this thesis is based on event-based signals and, more generally, on event-based signal processing. Many studies haves already been done within the TIMA laboratory in the field of innovative integrated architectures and robust ultra-low power asynchronous circuits. Techniques coupling non-uniform sampling schemes and asynchronous integrated systems have already shown a real potential for ultra-low power. Other techniques based on approximate computing have already shown their potential to reduce consumption, especially in applications that have intrinsic resilient error properties or that does not require a unique and accurate result. The scientific thesis objectives consist in combining these two approaches in order to obtain a computational unit able to dynamically adjust its accuracy.

Titre : Arithmétique à Précision Ajustable pour Circuits sans Horloge Énergétiquement
Sobres
Mots-clés : arithmétique ajustable, circuits sans horloge, faible consommation
Résumé : La consommation d'énergie est le facteur d'optimisation incontournable d’aujourd’hui et de demain qui ne souffre désormais d’aucune négligence dans la quête pour des systèmes embarqués toujours plus performants, portables, robustes et communicants. L’objectif de cette thèse est de participer à la réalisation de systèmes intégrés suffisamment efficaces énergétiquement pour fonctionner sans l’usage d’une batterie. L’approche que nous nous proposons d’étudier dans cette thèse repose sur une exploitation événementielle des signaux, et plus généralement du traitement du signal. Des travaux ont déjà été menés au sein du laboratoire TIMA dans le domaine des architectures intégrées novatrices et des circuits asynchrones robustes à ultra faible consommation. Les techniques couplant l’échantillonnage non uniforme et les systèmes intégrés asynchrones ont déjà montré de réels potentiels pour l’ultra-faible consommation. D’autres techniques basées sur le calcul approché (Approximate Computing) ont déjà montré leur potentiel pour réduire la consommation, surtout dans les applications qui possèdent des propriétés intrinsèques de résilience aux erreurs ou qui ne nécessitent pas de délivrer un résultat unique ou exact. L’objectif scientifique de cette thèse consistera à combiner ces deux approches afin d’obtenir une unité de calcul dont la performance en terme de précision sera ajustable dynamiquement.