Conception des réseaux sur puce reconfigurables dynamiquement

Reconfigurable network on chip design

• Auteur / Autrice : Rachid Dafali
• Direction : Jean-Philippe Diguet, Marc Sevaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : STIC
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Sentieys, Raphaël David
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Jego, Dominique Houzet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes adaptatifs (technologie)

Reconfiguration ( informatique)

Systèmes sur puce

Mots clés libres

Architecture reconfigurable

Network-on-chip

Résumé

Ce travail de thèse porte sur la problématique des communications entre les unités detraitement ou de stockage d’un système reconfigurable sur puce (RSoC). Notre approche repose sur l’intégration de mécanismes de reconfiguration dynamiquedans les réseaux sur puce afin de répondre aux difficultés croissantes de prédiction a priori du trafic au sein des futurs systèmes sur puce. Ainsi, l’objectif est de conférer auNoC des propriétés d’auto-configuration lui permettant de s’adapter en temps réel, aux besoins réels et variables de chaque unité de traitement en termes de qualité de service etde type de transfert. Cette thèse propose deux approches pour rendre le NoC adaptatif. La première reposesur un concept de mémoires tampons configurables dynamiquement qui permet d’adapter la profondeur des FIFOs dans les interfaces réseau en temps réel et selon les besoins des communications. La seconde approche propose une table TDMA configurable dynamiquement, qui adapte le nombre d’intervalles de temps alloués aux communications selon les besoins tout en conservant la propriété de trafic garanti. Ce travail a également consisté à développer un nouvel environnement de CAO, μSpider II, pour automatiser le flot de conception. Celui-ci est constitué de plusieurs outils qui permettent l’exploration, l’optimisation, la génération de la description matérielle du NoC, et la simulation de son fonctionnement et ses performances. L’ensemble des approches ont été validées avec des expériences et implantations sur FPGA qui intègrent les différentes versions du NoC μSpider II au sein d’architectures multiprocesseurs.

This work addresses the issue of communications between processing or storage units within reconfigurable system on chip. Our approach relies on the implementation of reconfiguration mechanisms in Network. On Chips (NoC) in order to solve the increasing problem of traffic variability in future RSoC. Thus, the objective is to provide the NoC with self-adaptitvity properties so that it can adapt at run-time to real and variable communication requirements of processing and storage units. This thesis proposes two original and efficient mechanisms of reconfiguration. The first one relies on the concept of dynamically reconfigurable memory buffers that allow forthe runtime adaptation of FIFO depths in Network Interfaces according to communication needs. The second one is complementary and controls the TDMA table which is dynamically reconfigurable, it can adapt the number of time slots allocated to different communications according to real bandwidth needs while preserving guaranteed traffic property. This work also consists in developing a new CAD environment, μSpider II, to automize the design flow. This framework is composed of various associated tools that perform exploration, optimization and VHDL code generation, it also provides material for test and performances evaluation. Both approaches have been validated with expe- riments and implementations on FPGA with different versions of the μSpider II NoC with multiprocessor archite.