COSI : Conception de Systèmes sur Silicium

Responsable : François CHAROT

Présentation

Le défi pour concevoir de tels systèmes sont (i) un choix toujours plus large de technologies : circuits full custom (ASIC), circuits FPGA,, DSP, processeurs programmables dédiés ( ASIP ), coeur de processeur RISC, etc; (ii) un temps de conception de plus en plus court (time-to-market); (iii) la gestion d'une complexité de plus en plus importante des systèmes à concevoir. Cliquez ici pour plus de détails.

Le principe majeur sur lequel s'appuie notre méthodologie de conception repose sur le fait que les outils doivent être basés sur des spécifications exécutables qui peuvent être systématiquenent transformées, et où chaque étape de transformation est validée. Ces transformations sont (autant que possible, mais pas toujours) basées sur des méthodes formelles, et doivent s'intégrer à d'autres outils ne possédant pas ces caractéristiques.

Les travaux du groupe COSI concernent plus particulièrement trois thèmes (détaillés ci-après) : synthèse de très haut niveau à partir de transformations formelles, compilation et optimisation d'ASIPs, et outils de synthèse pour le calcul reconfigurable.

Parallèlement, et pour éprouver nos outils et nos méthodes de conception nous travaillons sur divers domaines d'application : traitement de l'image et du signal, télécommunication, calcul haute performance, biologie moléculaire, etc.

Synthèse de très haut niveau avec Alpha

Notre travail est basé sur des méthodes formelles pour transformer des spécifications de haut niveau exprimées sous forme d'équations récurrentes. Il prend sa source dans les recherches sur la synthèse systématique de réseaux systoliques qui amena le développement de ce que l'on appelle le modèle polyédrique. La classe de programmes concernés par cette méthodologie contient maintenant tous  les programmes à contrôle statique et les architectures cibles peuvent varier de circuits VLSI dédiés aux machines parallèles à usage général (ces méthodes ont actuellement un lien très fort avec la parallélisation automatique de boucles) . Dans le contexte du modèle polyédrique, nous nous intéressons aussi à la programmation déclarative, à la vérification et à l'analyse statique.

La conception de réseaux systoliques est accomplie grâce à des transformation formelles, préservant la correction, de programmes Alpha (un langage fonctionnel à parallélisme de donné développé en 1989 dans le projet), en utilisant le logiciel MMAlpha (environnement permettant de manipuler des programmes Alpha). MMAlpha est maintenant disponible comme prototype de recherche opérationnel.

Nos travaux récents étendent la classe de programmes traités vers l'irrégularité (des dépendances de donnée et des espaces d'itération) et vers le partitionnement (aussi appelé pavage).

Compilation Reciblable pour ASIPs

Le plus souvent possible, la conception d'un système matériel fait appel à des coeurs de processeurs - processeur RISC ou DSP - qui sont optimisés et spécialisés pour tenir compte des contraintes d'utilisation du système. La compilation pour ces processeurs à jeu d'instructions spécifique (encore appelé ASIP) est un défi motivant : il s'agit de produire, pour une application particulière, à la fois l'architecture et le compilateur permettant d'atteindre les performances visées par cette application. Cette technique est l'une des clés de la réalisation de systèmes dédiés aux télécommunications. Sur ce sujet, COSI s'appuie sur les recherches menées autour de l'architecture MOVIE développée pour le traitement du signal vidéo.

Calcul Reconfigurable

Le troisième axe concerne les coprocesseurs reconfigurables, une technologie prometteuse qui offre une solution intermédiaire entre les circuits full custom (ASIC) avec leur hautes performances, mais leur manque de flexibilité, et les circuits programmables dédiés (ASIP) plus flexibles mais avec des performances moindes. Le défi est de développer des outils qui concilient flexibilité et performance. Puisque la technologie FPGA ne permet pas d'atteindre les performances des ASIC, l'accent est mis sur l'exploitation du parallélisme et de la régularité des calculs.

Applications / Algorithmes

comparaison de sequences biologiques

compression d'images et le processeur MOVIE

ATM

probleme du sac à dos

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