Méthodologie de conception pour la virtualisation et le déploiement d'applications parallèles sur plateforme reconfigurable matériellement

Design methodology for virtualization and deployment of parallel applications on reconfigurable hardware platform

• Auteur / Autrice : Clément Foucher
• Direction : Alain Giulieri, Fabrice Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Linux -- système d'exploitation des ordinateurs

Systèmes virtuels (informatique)

Systèmes embarqués (informatique)

Traitement réparti

Systèmes adaptatifs

Parallélisme (informatique)

Reconfiguration (informatique)

Résumé

Les applications auto-adaptatives, dont le comportement évolue en fonction de l’environnement, sont un élément clé des systèmes de demain. L’utilisation de matériel reconfigurable, combiné à la parallélisation des unités de calcul, permettent d’envisager de nouveaux niveaux de performances pour ces mêmes applications. L’objectif de cette thèse est de mettre en place un ensemble d’outils permettant la description et le déploiement d’applications parallèles auto-adaptatives. Nous proposons à la fois un modèle d’application parallèle et une architecture de plateforme reconfigurable destinée au déploiement des applications conçues en utilisant ce modèle. Notre modèle d’applications sépare le contrôle du calcul en isolant ce dernier en différents noyaux virtuels. Associés à une représentation du contrôle indépendante de la plateforme, la structure de l’application est donc totalement portable. Indépendamment de celle-ci, les noyaux de calcul peuvent être distribués selon plusieurs implémentations, selon la plateforme, mais également pour proposer différents niveaux de performances. Une couche de virtualisation permet de faire le lien entre la partie contrôle et les noyaux, en traduisant les ordres génériques en actions adaptées à l’implémentation. Concernant la plateforme, nous proposons une architecture permettant l’intégration de ressources de calcul logicielles et matérielles, pouvant être implémentées tant statistiquement qu’en utilisant du matériel reconfigurable. Cette architecture parallèle, inspirée du modèle des supercalculateurs, doit permettre d’utiliser tout type d’unités d’exécution et de matériel reconfigurable comme base matérielle pour la plateforme.

Auto-adaptive applications, changing their behavior depending on environmental interactions, are a centerpiece of future computing systems. Moreover the use of reconfigurable hardware in combination with processing units parallelization, allow us to consider reaching upper levels of performance for these applications. The aim of this thesis is to develop a set of tools allowing description and deployment of parallel auto-adaptive applications. We propose both a model for parallel applications and reconfigurable platform architecture to host deployment of applications described using this model. Our application model separates control from computation by isolating the latter in virtual computation kernels. Together with a platform-independent application control representation, application structure is thus totally portable. Independently from the control, the computation kernels can be distributer using various implementations, depending on the platform, but also allowing proposing various performance factors. A virtualization layer is used to link the control and the kernels, traducing generic orders into action depending on the implementation. About the platform, we propose an architecture allowing integrating both software and hardware resources, either static or using reconfigurable hardware. This High Performance Computer-like parallel architecture should allow using any kind of processing unit and reconfigurable hardware as a hard ware base for the platform.