Gestion de la mémoire dynamique pour les systèmes embarqués avec mémoire hétérogène

Dynamic Heterogeneous memory allocation for embedded devices

• Auteur / Autrice : Tristan Delizy
• Direction : Matthieu Moy, Tanguy Risset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon (2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CITI - Centre d'Innovation en Télécommunications et Intégration de services (Lyon, INSA) - CITI Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of services / CITI
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Software and Cognitive radio for telecommunications
• Jury : Président / Présidente : Olivier Sentieys
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Moy, Tanguy Risset, Olivier Sentieys, Cécile Belleudy, Lionel Torres, Guillaume Salagnac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Belleudy, Lionel Torres

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes embarqués (informatique)

Gestion mémoire (informatique)

Mots clés libres

Systèmes embarqués

Mémoire non-Volatile

Mémoire dynamique

Internet des Objets

Allocation mémoire

Computer engineering

Embedded Systems

Non Volatile Memory

Dynamic memory

Internet of Things

Memory allocation

Résumé

La réduction de la consommation énergétique des systèmes embarqué est un enjeu majeur de la réalisation de l'Internet des Objets. Les mémoires émergentes NVRAMs présentent notamment le potentiel de consommer peu et d'être denses, mais les différentes technologies souffrent encore de désavantages spécifiques comme une latence d'écriture élevée ou une faible endurance. Pour contrebalancer ces désavantages, les concepteurs de systèmes embarqués tendent à juxtaposer différentes technologies sur une même puce. Cette thèse s'intéresse aux interactions entre l'allocation mémoire dynamique et l'hétérogénéité mémoire. Notre objectif est de fournir au programmeur d'applications embarquées un mécanisme logiciel transparent pour exploiter cette hétérogénéité mémoire. Nous proposons un simulateur au cycle près de plateformes embarquées intégrant des technologies mémoire variées qui montre que les stratégies de placement des objets alloués dynamiquement ont un impact important. Nous montrons également que des gains intéressants peuvent être dégagés même avec une faible proportion de la mémoire utilisant une technologie à faible latence mais uniquement en utilisant une stratégie intelligente pour le placement entre les différentes banques mémoires. Nous fournissons une stratégie efficace basée sur le profilage de l'application dans notre simulateur.

Reducing energy consumption is a key challenge to the realisation of the Internet of Things. While emerging memory technologies may offer power reduction and high integration density, they come with major drawbacks such as high latency or limited endurance. As a result, system designers tend to juxtapose several memory technologies on the same chip. We aim to provide the embedded application programmer with a transparent software mechanism to leverage this memory heterogeneity. This work studies the interaction between dynamic memory allocation and memory heterogeneity. We provide cycle accurate simulation of embedded platforms with various memory technologies and we show that different dynamic allocation strategies have a major impact on performance. We demonstrates that interesting performance gains can be achieved even for a low fraction of memory using low latency technology, but only with a clever placement strategy between memory banks. We propose an efficient strategy based on application profiling in our simulator.