Mozaïc: a generic platform for the modeling and the design of dynamically reconfigurable architectures
Mozaïc : plate-forme générique de modélisation et de conception d'architectures reconfigurables dynamiquement
Résumé
Constant evolution of applications and an ever increasing need for performances make necessary the use of new dynamically reconfigurable systems on chip every times more highly capable and scalable. Consequently, these architectures constantly grow in complexity in terms of reconfiguration process and conception. The major issue was to design development frameworks based on high level architecture description languages (ADL). The ADLs are useful for the fast specification of hardware implementation and useful for giving architecture informations to the front-end tools. The area of this thesis is the architecture description, computer-aided design (CAD) and exploration of dynamically reconfigurable architectures. This document presents the development framework Mozaïc which aims at designing dynamically reconfigurable architecture by automatic generation of hardware resources needed. In the first part of this document, we detail the dynamic reconfiguration concepts developed and used by Mozaïc. In the second part, we present the ADL xMAML which permits the description and the efficient exploration of the concepts presented in the first part. This ADL is based on the MAML language developed at the University of Erlangen in Germany, to which was extended by adding new parameters required to make feasible dynamic reconfiguration of heterogeneous computing units. The last part of the document is dedicated to the presentation of the framework itself and of the various tools used to develop two reconfigurable architectures: FPGA and the DART. In particular is included the dynamic reconfiguration exploration and implementation of a WCDMA receiver on both architectures.
L'évolution constante des applications et le besoin toujours croissant de performances imposent le développement de nouvelles architectures compétitives et évolutives au sein de systèmes reconfigurables dynamiquement sur puces. Ces contraintes ont amené à une complexification des architectures, de leurs mécanismes de reconfiguration et de leur conception. De manière à répondre efficacement à ce problème, des plate-formes de développement ont été conçues et permettent ainsi d'automatiser certains processus constituant la chaîne de conception d'une architecture. Cela est rendu possible par l'intermédiaire d'un langage de description haut niveau (ADL) qui permet, par une spécification rapide de certains paramètres matériels, de procéder rapidement à la génération d'une architecture et de ses outils de développement adaptés tels que des outils de simulation, de compilation ou encore de synthèse. Cette thèse se place dans le contexte de la modélisation haut niveau des architectures ainsi que dans le contexte de l'aide à la conception et à l'exploration d'architectures reconfigurables dynamiquement. Ce document présente la plate-forme de développement Mozaïc dont l'objectif est de permettre la conception d'architectures reconfigurables dynamiquement par l'introduction automatique de ressources matérielles dédiées et adaptées. Dans une première partie, nous détaillons les concepts de reconfiguration dynamique qui ont été développés et mis en oeuvre dans Mozaïc. Dans une deuxième partie, nous présentons le langage de description haut niveau xMAML qui permet la spécification de l'architecture et de l'exploitation efficace des mécanismes précédemment présentés. Ce langage est basé sur l'ADL MAML développé à l'université d'Erlangen, auquel nous avons ajouté certains paramètres de spécifications nécessaires à la mise en oeuvre de la reconfiguration dynamique ainsi qu'à la spécification d'architectures hétérogènes. Enfin, dans un dernier chapitre, nous présentons les différentes phases de développement, et les outils associés, de deux architectures reconfigurables dynamiquement que sont les FPGAs et le processeur reconfigurable DART. Cette présentation inclut les phases d'exploration et l'implémentation d'un décodeur WCDMA par reconfiguration dynamique sur le FPGA modélisé par xMAML.