Contributions à la conception d'architectures matérielles dédiées - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2011

Contributions à la conception d'architectures matérielles dédiées

Résumé

The research interests presented in this "Habilitation" revolve around application specific hardware designs, and their use in Embedded Systems (such as Wireless Sensor Networks) and high performance computer systems (bioinformatics, multimedia database search). Within this broad spectrum, we focused on three interdependent research topics that are briefly outlined in the following paragraphs. First, we studied new types of hardware platform based on reconfigurable logic, following the principle of " smart storage systems ". The goal is to design systems that are capable of processing data on the fly as it is read from the raw storage medium (HDD or SSD), thanks to the use of application specific hardware filters. This work has lead to two prototypes (RDISK and REMIX) on which two case study applications have been mapped. We also addressed issues related to the design of massively parallel specialized hardware accelerators, targeting bioinformatics and multimedia content based search applications. In particular, we have focused on a widely used Markov profile based sequence similarity search application (HMMER) and on content based image retrieval algorithms, both very time consuming algorithms. Lastly, we also contributed to Computer Aided Design tools and flows for hardware synthesis from high level specifications. Among other contributions, we have proposed a complete system level flow for the design of ultra low power wireless sensor node networks. We also have studied the problem of efficient hardware synthesis of loop nest hardware accelerators using a polyhedral representation of the loops. Some of these results have been implemented in a source to source compiler framework specifically targeted at commercial C to hardware High Level Synthesis tools.
Le thème de recherche abordé dans cette HDR porte sur la conception d'architectures matérielles spécialisées, et sur leur utilisation dans le domaine des systèmes embarqués (par exemple les réseaux de capteurs) et du calcul haute performance (bioinformatique, recherche dans les flux multimédias). Ce thème de recherche est développé sur trois axes interdépendants, brièvement décrits ci-dessous. Tout d'abord la conception de plateformes matérielles de type " systèmes de stockage intelligents " basées sur des technologies de logique programmable. L'objectif est de proposer des systèmes capables de traiter les données à la volée directement en sortie du support de stockage (disque magnétique, mémoire Flash), en utilisant des filtres mis en œuvre sous la forme de coprocesseurs spécialisés. Ce travail à donné lieu à la réalisation de deux prototypes de machines (RDISK et REMIX) ainsi qu'à leur validation sur plusieurs cas d'études. Ensuite, la conception d'accélérateurs matériels spécialisés et massivement parallèles, pour des applications de calcul intensif issues de la bioinformatique et du traitement de données multimédia. Nous nous sommes en particulier intéressés à des algorithmes de recherche de similarités entre séquences, basés sur la notion de profil de Markov (logiciel HMMER), ainsi qu'à des algorithmes de recherche d'images par le contenu. Enfin, les outils d'aide à la conception d'architectures spécialisées à partir de spécifications de haut niveau. Dans ce contexte, nous avons proposé un flot de conception complet pour la conception de nœuds de réseau de capteurs ultra faible consommation. Nous nous sommes également intéressés aux problèmes de génération automatique d'accélérateurs pour nids de boucles, notamment au travers d'un flot de transformation source à source de boucles ciblant en sortie des outils de synthèse de haut niveau " C to hardware ".
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Dates et versions

tel-00749092 , version 1 (06-11-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00749092 , version 1

Citer

Steven Derrien. Contributions à la conception d'architectures matérielles dédiées. Architectures Matérielles [cs.AR]. Université Rennes 1, 2011. ⟨tel-00749092⟩
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