Depuis des outils de codage vidéo basés sur la programmation flux de données vers des plates-formes multi-coeur embarquées et dédiées

From dataflow-based video coding tools to dedicated embedded multi-core platforms

• Auteur / Autrice : Hervé Yviquel
• Direction : Emmanuel Casseau, Mickaël Raulet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Doctorat de l'université de Rennes1 mention informatique
• Date : Soutenance le 25/10/2013
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Programmation parallèle (informatique)

Compression vidéo

Multimédias

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

Informatique embarquée

Multimédia

Compression vidéo

Programmation parallèle (informatique)

Embedded computing

Multimedia

Video compression

Parallel programming

Résumé

Le développement du multimédia, avec l'émergence des architectures parallèles, a ravivé l'intérêt de la programmation flux de données pour la conception de systèmes embarqués. En effet, la programmation flux de données offre une approche de développement suffisamment flexible pour créer des applications complexes tout en exprimant la concurrence et le parallélisme explicitement. Paradoxalement, la plupart des études portent sur des modèles flux de données statiques, même si un processus de développement pragmatique nécessite l'expressivité et la practicité d'un langage de programmation basé sur un modèle flux de données dynamiques, comme le langage de programmation utilisé dans le cadre de Reconfigurable Video Coding. Dans cette thèse, nous décrivons un environnement de développement pour la programmation flux de données qui facilite le développement multimédia pour des plates-formes multi-coeur embarquées. Cet environnement de développement repose sur une architecture logicielle modulaire qui bénéficie de techniques modernes de génie logiciel telles que la méta modélisation et la programmation orientée aspect. Ensuite, nous développons une implémentation logicielle optimisée des programmes flux de données ciblant aussi bien les ordinateurs de bureau que les plates-formes embarquées. Notre implémentation vise à combler le fossé entre la practicité du langage de programmation et l'efficacité de son exécution. Enfin, nous présentons un ensemble d'algorithmes de projection et d'ordonnancement d'acteurs qui permettent l'exécution de programmes flux de données dynamiques sur des plates-formes multi-coeur avec des performances extensibles.

The development of multimedia technology, along with the emergence of parallel architectures, has revived the interest on dataflow programming for designing embedded systems. Indeed, dataflow programming offers a flexible development approach in order to build complex applications while expressing concurrency and parallelism explicitly. Paradoxically, most of the studies focus on static dataflow models of computation, even if a pragmatic development process requires the expressiveness and the practicality of a programming language based on dynamic dataflow models, such as the language included in the Reconfigurable Video Coding framework. In this thesis, we describe a complete development environment for dataflow programming that eases multimedia development for embedded multi-core platforms. This development environment is built upon a modular software architecture that benefits from modern software engineering techniques such as meta modeling and aspect-oriented programming. Then, we develop an optimized software implementation of dataflow programs targeting desktop and embedded multi-core platforms. Our implementation aims to bridge the gap between the practicality of the programming language and the efficiency of the execution. Finally, we present a set of runtime actors mapping/scheduling algorithms that enable the execution of dynamic dataflow programs over multi-core platforms with scalable performance.