Architectures multi-flots simultanés pour le temps-réel strict

Simultaneous multithreading architectures for hard real-time

• Auteur / Autrice : Jonathan Barre
• Direction : Pascal Sainrat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logiciels -- Validation

Ordonnancement (gestion)

Temps réel (informatique)

Architecture des réseaux d'ordinateurs

Mots clés libres

Temps-réel strict

Wcet

Architectures SMT

Ordonnancement de tâches

Résumé

Dans les systèmes critiques, les applications doivent satisfaire des contraintes temporelles strictes, chaque tâche devant s'exécuter en un temps maximum prédéfini ; le non-respect d'une seule échéance peut compromettre toute la stabilité du système et engendrer des effets désastreux. Un tel système est appelé système temps-réel strict. Pour pouvoir assigner une échéance à une tâche, il faut être capable de déterminer le temps maximum que mettra cette tâche à s'exécuter, ceci indépendamment des données en entrée de la tâche. Ce temps maximum recherché s'appelle le WCET (Worst Case Execution Time, temps d'exécution pire cas), il est souvent déterminé à l'issue d'un processus de calcul nécessitant une modélisation des structures de l'architecture du processeur. Les mécanismes architecturaux qui augmentent les performances d'un processeur (prédiction de branchement, cache) induisent souvent un fort taux d'indéterminisme qui rend la modélisation difficile. C'est pourquoi il est souvent préférable d'utiliser des architectures relativement simples pour un système temps-réel strict, ou de simplifier des architectures hautes performances récentes. Notre optique est plutôt d'essayer d'adapter, par de légères modifications, une de ces architectures performantes mais peu prédictibles pour un respect de contraintes temps-réel strict et un calcul de WCET facilité. L'architecture que nous choisissons est l'architecture Multi-Flots Simultanés (Simultaneous Multihtreading, SMT), ou plusieurs programmes peuvent s'exécuter simultanément en partageant les ressources d'un seul cœur d'exécution.

In critical systems, applications must satisfy hard timing constraints, each task must execute in a maximum predefinite time. Any unrespected constraint may compromise the stability of the whole system and generate disastrous effects. Such a system is called hard real-time system. To be able to assign a constraint to a task, you must be able to determinate the maximum time this task will execute, independently from the input data of the task. This maximum time you search is called the WCET (Worst Case Execution Time), it is obtained by a calculation process where we need to modelise the structures of the processor architecture. The architecture mechanisms increasing performance (caches, branch prediction) are often a lot undeterministic and thus are difficult to modelise. That's why we usually prefer using relatively simple architectures for a hard real-time system, or simplifying recent high-performance architecture. In this work, we will rather adapt, using small modifications, one of those high-performance but little predictible architecture to respect hard timing constraints and make simpler WCET calculation. We choose the Simultaneous Multithreading architecture where several programs can run at the same time sharing the resources of one core only.