La conception de plates-formes de système sur puce hétérogènes est complexe avec de nombreuses combinaisons possibles. La simulation détaillée de différentes solutions est nécessaire pour déterminer le meilleur design. Les environnements de simulation existants (tels que gem5) sont limités car purement logiciels et ne prennent pas en compte les architectures hétérogènes. Pour pallier ces limitations, l'utilisation de composants reprogrammables FPGA pour accélérer la simulation est motivée. Notre travail est divisé en deux parties. La première partie est d'ordre expérimental et a étudié une approche de conception d'architectures hétérogènes en se concentrant sur la simulation de modèles de performance de composants de l'architecture (accélérateurs matériels et cœurs de processeurs) sur FPGA. La seconde partie est méthodologique et concerne un flot pour déterminer la meilleure microarchitecture en termes de rapport performance/consommation d'énergie. Ce flot combine un simulateur logiciel d'architecture et une méthode d'optimisation d'hyperparamètres pour trouver la meilleure combinaison de parallélisme, stratégies de déroulage de boucles et interfaces de mémoire. Les expérimentations ont été menées sur différents problèmes pour déterminer les solutions les plus optimales en termes d'efficacité énergétique.