Thèse soutenue

Etude mémoire et représentations flux de données pour le prototypage rapide d'applications de traitement du signal sur MPSoCs

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Auteur / Autrice : Karol Desnos
Direction : Jean-François Nezan
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Traitement du signal et de l'image
Date : Soutenance le 26/09/2014
Etablissement(s) : Rennes, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
: Université européenne de Bretagne (2007-2016)
Jury : Président / Présidente : Jarmo H. Takala
Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Nezan, Jarmo H. Takala, Alix Munier-Kordon, Renaud Sirdey, Maxime Pelcat, Shuvra S. Bhattacharyya, Slaheddine Aridhi
Rapporteur / Rapporteuse : Alix Munier-Kordon, Renaud Sirdey

Résumé

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Le développement d’applications de traitement du signal pour des architectures multi-coeurs embarquées est une tâche complexe qui nécessite la prise en compte de nombreuses contraintes. Parmi ces contraintes figurent les contraintes temps réel, les limitations énergétiques, ou encore la quantité limitée des ressources matérielles disponibles. Pour satisfaire ces contraintes, une connaissance précise des caractéristiques des applications à implémenter est nécessaire. La caractérisation des besoins en mémoire d’une application est primordiale car cette propriété a un impact important sur la qualité et les performances finales du système développé. En effet, les composants de mémoire d’un système embarqué peuvent occuper jusqu’à 80% de la surface totale de silicium et être responsable d’une majeure partie de la consommation énergétique. Malgré cela, les limitations mémoires restent une contrainte forte augmentant considérablement les temps de développements. Les modèles de calcul de type flux de données sont couramment utilisés pour la spécification, l’analyse et l’optimisation d’applications de traitement du signal. La popularité de ces modèles est due à leur bonne analysabilité ainsi qu’à leur prédisposition à exprimer le parallélisme des applications. L’abstraction de toute notion de temps dans les diagrammes flux de données facilite l’exploitation du parallélisme offert par les architectures multi-coeurs hétérogènes. Dans cette thèse, nous présentons une méthode complète pour l’étude des caractéristiques mémoires d’applications de traitement du signal modélisées par des diagrammes flux de données. La méthode proposée couvre la caractérisation théorique d’applications, indépendamment des architectures ciblées, jusqu’à l’allocation quasi-optimale de ces applications en mémoire partagée d’architectures multi-coeurs embarquées. L’implémentation de cette méthode au sein d’un outil de prototypage rapide permet son évaluation sur des applications récentes de vision par ordinateur, de télécommunication, et de multimédia. Certaines applications de traitement du signal au comportement très dynamique ne pouvant être modélisé par le modèle de calcul supporté par notre méthode, nous proposons un nouveau méta-modèle de type flux de données répondant à ce besoin. Ce nouveau méta-modèle permet la modélisation d’applications reconfigurables et modulaires tout en préservant la prédictibilité, la concision et la lisibilité des diagrammes de flux de données.