A rapid design method of a massively parallel System on Chip: from modeling to FPGA implementation

Méthode de conception rapide d'architecture massivement parallèle sur puce : de la modélisation à l'expérimentation sur FPGA

Mouna Baklouti (1)

1 DART - Contributions of the Data parallelism to real time

The main purpose of this PhD is to contribute to the design and implementation of high-performance Systems on Chip to accelerate and facilitate the design and execution of systematic data parallel applications. A massively parallel SIMD processing System-on-Chip named mppSoC is defined. This system is generic, para- metric in order to be adapted to the application requirements. We propose a rapid and modular design method based on IP assembling to construct an mppSoC configuration. To this end, an IP library, mppSoCLib, is imple- mented. The designer can select the necessary components and define the parameters to implement the SIMD configuration satisfying his needs. An automated generation chain was developed. It allows the automatic generation of the corresponding VHDL code of an mppSoC configuration modeled at high abstraction level model (in UML). The generated code is simulable and synthetizable on FPGA. The developed chain allows the definition at a high abstraction level of an mppSoC configuration adequate for a given application. Based on the simulation of the automatically generated code, we can modify the SIMD configuration in a semi-automatic exploration process. We validate mppSoC in a real video application based on FPGA. In this same context, a comparison between mppSoC and other embedded systems shows the sufficient performance and effectiveness of mppSoC.

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre des recherches menés sur la concep- tion et implémentation des systèmes sur puce à hautes performances afin d'accélérer et faciliter la conception ainsi que la mise en œuvre des applications de traitement systématique à parallélisme de données massif. Nous définissons dans ce travail un système SIMD massivement parallèle sur puce nommé mppSoC : massively paral- lel processing System on Chip. Ce système est générique et paramétrique pour s'adapter à l'application. Nous proposons une démarche de conception rapide et modulaire pour mppSoC. Cette conception se base sur un assemblage de composants ou IPs. À cette fin, une bibliothèque mppSoCLib est mise en place. Le concepteur pourra directement choisir les composants nécessaires et définir les paramètres du système afin de construire une configuration SIMD répondant à ses besoins. Une chaîne de génération automatisée a été développée. Cette chaîne permet la génération automatique du code VHDL d'une configuration mppSoC modélisée à haut niveau d'abstraction (UML). Le code VHDL produit est directement simulable et synthétisable sur FPGA. Cette chaîne autorise la définition à un haut niveau d'abstraction d'une configuration adéquate à une application donnée. À partir de la simulation du code généré automatiquement, nous pouvons modifier la configuration dans une démarche d'exploration pour le moment semi-automatique. Nous validons mppSoC dans un contexte applicatif réel de traitement vidéo à base de FPGA. Dans ce même contexte, une comparaison entre mppSoC et d'autres systèmes montre les performances suffisantes et l'efficacité de mppSoC.

Mots clés: IP assembling; MDE; model-driven engineering; parallelism; systems-on-chip; intensive signal processing

Mots clés: Assemblage d'IPs; FPGA; IDM; ingénierie dirigée par les modèles; mppSoC; parallélisme; SIMD; systèmes- sur-puce; traitement intensif de données

Domaines: Informatique [cs]

Mouna Baklouti. Méthode de conception rapide d'architecture massivement parallèle sur puce : de la modélisation à l'expérimentation sur FPGA. Informatique [cs]. Université Lille 1 Sciences et Technologies; École Nationale d'Ingénieurs de Sfax, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00527894v2⟩