Prototypage basé sur une plateforme reconfigurable pour la vérification des systèmes monopuces

• Auteur / Autrice : Arif Sasongko
• Direction : Ahmed Amine Jerraya
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

La tendance dans la conception des systèmes monopuces est à l'augmentation de la complexité et de l'hétérogénéité de tels systèmes, appelés systèmes monopuces. Ces systèmes sont sur un marché concurrentiel, et l'arrivée rapide du produit sur le marché est très importante. Ceci nous entraîne vers les deux problèmes traités dans ce travail de thèse : s'assurer que le système est correct avant sa fabrication et accélérer la conception. Ce prototypage permet de vérifier rigoureusement les systèmes grâce à une vitesse élevée, et de tester le système dans son environnement d'utilisation. Il accélère aussi la conception en permettent le développement de certaines couches logicielles avant que le système soit fini. Pour obtenir rapidement un prototype à partir d'une description RTL d'une application, nous proposons un flot de prototypage basé sur une plateforme reconfigurable. Ce flot est composé de quatre étapes : allocation, configuration de la plateforme, adaptation de l'application, et génération du code. Dans l'allocation, les concepteurs associent chaque partie de l'architecture à un nœud de prototypage de la plateforme. Ces associations indiquent sur quelles parties de la plateforme reconfigurable sont réalisées les parties de l'architecture de l'application. La configuration est la réorganisation de la plateforme reconfigurable. L'adaptation consiste à modifier l'application pour satisfaire aux caractéristiques de la plateforme reconfigurable. Enfin, la génération du code est un processus standard tel que la compilation et l'édition de lien des logiciels, la synthèse logique, le placement sur FPGA, et le routage. Ce flot a été validé en réalisant le prototypage des applications VDSL et DivX. La plateforme utilisée est une plateforme ARM Integrator avec une carte mère, quatre modules processeurs ARM, et d'un module FPGA communiquant à travers un bus AMBA AHB. Une expérience de co-émulation a également été réalisée pour explorer les difficultés et les avantages de cette technique. L'avantage principal est qu'on peut profiter de l'observabilité de la simulation et de la vitesse de l'émulation. Ce travail de thèse montre que l'on peut obtenir rapidement un prototype en utilisant le flot propose sur une plateforme reconfigurable et aussi faciliter le développement des parties logicielles pour accélérer la conception. La configurabilité de plateforme de prototypage et l'intégration du flot de prototypage sur un flot de conception des systèmes restent des problématiques à approfondir.

The technology facilitates integration of many components onto a single chip to achieve performances and requirements needed by the application. The complexity and the heterogeneity of this system, called system-on-chip (SoC), tend to increase. The market of SoC is very competitive, so early appearance on the market is very important. Furthermore, the cost chip fabrication is very high, therefore, detecting a bug after fabrication can cause unacceptable overhead. These facts bring us to two problems addressed in this thesis: assuring the correctness of the system and accelerating the design process. After evaluating several verification techniques, we conclude that prototyping based on reconfigurable platform is a solution for the two problems mentioned. This prototyping allows us to verify rigorously the system since the speed which is very high. It allows us also to test the system in his operating environment. Furthermore, prototyping accelerate the design process by allowing development of several software layers before the chip fabrication. To obtain quickly a prototype from RTL description of the application, we propose a prototyping flow based on reconfigurable platform. This flow consists of four steps: assignment, configuration, adaptation, and code generation. In the assignment step, the designer associates each part of the architecture to the prototyping node of the prototyping platform. These associations indicate parts of the prototyping platform which will implement the components of the application. Configuration is reorganization of the reconfigurable platform. Adaptation consists of modify the application to satisfy constraints of the platform. This step is needed when the platform can not be configured to adapt the requirements of the application. Finally, the code generation is standard process such as compilation, logic synthesis, and placement and route. This flow is validated by realizing two prototypes of application: VDSL and DivX encoder. In these experiments, we used ARM Integrator platform. This platform consists of a main board, four processor boards, an FPGA board. These boards communicate each others through bus AMBA-AHB. A co-emulation experiment is also performed using this platform for exploring the difficulties and the advantages of this technique. The main advantage is that we can obtain the observability of simulation while preserving the speed of emulation. This PhD work shows that we can obtain a prototype using the proposed flow on a reconfigurable platform and also facilitate the development the software part to accelerate the design process. The configurability of the platform and the integration of the prototyping flow with design flow of the SoC are left as subjects to be treated.