Une méthode d'évaluation et de synthèse des communications dans les systèmes intégrés matériel-logiciel

D. Hommais

LIP6 2001/023: THÈSE de DOCTORAT de l'UNIVERSITÉ PARIS 6 LIP6 / LIP6 research reports
164 pages - Septembre/September 2001 - French document.

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Thème/Team: Architecture des Systèmes Intégrés et Micro-Électronique

Titre français : Une méthode d'évaluation et de synthèse des communications dans les systèmes intégrés matériel-logiciel
Titre anglais : A method for evaluation and synthesis of communications in hardware-software integrated systems

Résumé : Cette thèse propose une méthode de synthèse et d'évaluation des communications dans les sytèmes intégrés matériel-logiciel. Le point de départ de la synthèse des communications est une description parallèle de l'application que le système doit réaliser sous la forme d_un graphe de tâches et l'affection des tâches à la partie matérielle ou à la partie logicielle. Notre méthode de synthèse des communications est basée sur l'instanciation d'un schéma de communication pour chaque canal du graphe. Ces schémas décrivent les moyens utilisés pour transmettre les données dans le canal et synchroniser l'état du canal en fonction de la nature matérielle ou logicielle de la tâche productrice et de la tâche consommatrice. De ces schémas, nous déduisons les spécifications d'un module matériel générique permettant de réaliser la partie matérielle des communications. Nous proposons une architecture de ce module utilisant la norme CASS pour lui permettre de s'adapter aux différents média de communication des systèmes intégrés. La réalisation d'un schéma de communication consiste alors pour la partie matérielle à instancier le ou les modules d'interface nécessaires, et pour la partie logicielle à remplacer les primitives utilisées dans la description parallèle par celle correspondant au schéma. L'application de notre méthode à la réalisation d'une application démontre qu'il est possible, à partir de ces schémas, de réaliser automatiquement la synthèse des communications. Pour l'évaluation des systèmes réalisés, les différents modules sont modélisés par des machines à états. Nous utilisons les proprités de ces machines pour calculer un ordre statique d'évaluation et pour définir un algorithme simple de simulation du système au cycle près. Cette méthode de simulation a été mis en oeuvre dans le logiciel CASS. Les performances de simulation d'un système par CASS, comparé à un simulateur industriel de même niveau, montrent la pertinence de notre algorithme.

Abstract : This thesis proposes a method for synthesis and evaluation of communications in hardware-software systems on a chip. The starting point of communication synthesis is a task graph describing the application that the target system should achieve as well as an assignment of the various tasks of the graph to the software and hardware components of the system. The method for communication synthesis proposed here is based on the instanciation of a communication scheme for each channel of the graph. These communication schemes describe the means used to transfer data through the channel and to manage the channel status depending on the emitting and receiving tasks implementation, i.e hardware or software. These schemes allow to draw the specifications of a generic hardware interface module to implement the hardware part of the communications. We propose an architecture of this module offering a vci interface so that it can be adapted to various on chip interconnect. The implementation of a communication scheme consists then in instanciating one or more interface modules for hardware communications, and for software communications, in substituting the primitives used in the parallel description by those corresponding to the scheme. This method has been used in the design of an application and demonstrates that automation of communication synthesis is feasable using predefined communication schemes.. In order to evaluate systems designed using the synthesis method proposed, components of an embedded system are modeled using communicating finite state machines. Advantage is taken from properties of state machines to determine statically an evaluation order and to use a simple and cycle-accurate simulation Algorithm for system evaluation. This simulation technique has been implemented in cass, the cycle accurate system siumlation tool. Significant speedup obtained compared to existant simulators demonstrates the relevancy of the simulation method chosen.

Mots-clés : Codesign matériel-logiciel, synthèse des communications, simulation de systèmes, systèmes embarqués, systèmes intégrés, simulation au cycle près, systèmes sur une puce

Key-words : Embedded systems, System on a chip, hardware-software codesign, system simulation, cycle true simulation, communication synthesis

Publications internes LIP6 2001 / LIP6 research reports 2001

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