Flexible Architectures for Networks-On-Chip Validation and Exploration
Architectures Flexibles pour la Validation et L'exploration de Réseaux-sur-Puce
Résumé
For A multiprocessor system-on-chip (MPSOC), the communication backbone is a central component of prime importance. This is due to the importance of the communications on such distributed systems. Now that networks-on-chip (NoCs) are admitted to be the solution which theoretically best solves the problem of on-chip communications, an important problem which rises consists in providing the designer with fast validation techniques able to tackle such complexes systems. Indeed, despite their regular architectures networks-in-chip internal interactions are difficult to formalize. On the other side, classical validation approaches are far from being suited for NoC-based systems due to their lack of flexibility and scalability. This thesis introduces a new concept in the field of hardware validation of networkson- chip; we have called this new concept “Inaccurate Hardware Emulation” in contrast with most hardware emulation approaches which assume a “cycle accurate bit accurate” precision. Our approach inherits from all advantages of hardware prototyping on reconfigurable devices and adds new scalability features. Study conducted during this thesis showed that under the non-congested regime a NoC may admit a number of alterations on its characteristics (introduced by the emulation platform) without adopting a completely different behavior. The multi-FPGA emulation technique proposed in this thesis is highly flexible since it relies on serial inter-FPGA interconnections. Serial interconnections are less sensitive to noises than parallel style of interconnections, and allow then for higher transfer rates. On the other hand, our emulation approaches does not poses any constraint on the emulation speed. If we consider the fact that serial interconnection schemes may introduce additional delays and the high speeds of the emulation process, performance of the NoC being emulated on the multi-FPGA emulator may deviate from the original NoC. We have studied this phenomenon and we have proposed various solutions for it.
L'infrastructure de communication pour un système multiprocesseur mono-puce (MPSoC) est un organe central et de première importance. Cette importance s'explique par la place importante que tiennent les communications dans de tels systèmes distribués. Alors qu'il est maintenant admis que les réseaux -sur-puce (NoCs) constituent une solution théoriquement idéale, il se pose le problème de la validation de telles architectures complexes. En effet, malgré la régularité de leurs architectures, les réseaux-sur-puce restent des systèmes dont les interactions internes sont très difficiles à appréhender. Par ailleurs, les approches de validation classiquement employées sont très mal adaptées aux systèmes à base de NoC car très peu flexibles et très peu scalables. Cette thèse introduit un nouveau concept dans la validation matérielle des réseauxsur- puce, ce concept que nous avons appelé « émulation imprécise » contraste avec les approches d'émulation matérielles classiques qui sous-entendent toutes une précision au « cycle près, bit près ». Notre approche hérite de tous les avantages liés au prototypage matériel sur les plateformes reconfigurables et y ajoute un degré de flexibilité très élevé. En effet, l'étude menée au cours de ce travail sur le comportement des réseaux -sur-puce à commutation de paquets en régime non congestionné montre que, sous certaines conditions, des modifications des caractéristiques du NoC (introduites par la plateforme d'émulation elle même) peuvent être tolérées sans que pour autant le comportement du réseau ne change de façon radicale. La technique d'émulation multi-FPGA étudiée dans cette thèse est une technique très flexible car basée sur un mode d'interconnexions inter-FPGA série. Les interconnexions séries sont beaucoup moins sensibles aux phénomènes de parasitage que les interconnexions parallèles et par conséquent les vitesses de transferts sont beaucoup plus élevées. D'autre part la technique d'émulation que nous proposons ne pose aucune condition sur la vitesse du processus d'émulation lui-même. Considérant les délais additionnels induits pas les liaisons séries et les vitesses d'émulation très élevées, un phénomène de déviation des performances peut être observé d'où l'imprécision de l'émulation. Ce phénomène a été étudié dans le cadre de cette thèse et nous avons proposé plusieurs solutions afin d'y remédier.Mots cles : MEMS RF, interrupteur, modelisation, modele statistique, test, evaluation, regression lineaire.
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