Extraction des contraintes de communication depuis les contraintes applicatives
Les interdépendances du problème
Il faut casser les dépendances
Extraction des contraintes de communication depuis les contraintes applicatives
Extraction des contraintes de communication depuis les contraintes applicatives
Le relâchement de la contrainte sur la longueur des chemins permet de trouver plus facilement une solution lors de l’étape d’exploration des chemins spatio-temporels.
Principe pour décider les chemins
Faire les meilleurs choix pour allouer les chemins pour 2 raisons:
Aboutir à une solution avec le NoC le moins coûteux.
Aboutir à une solution avec la taille de table TDMA la plus réduite pour réduire la taille des FIFOs.
Principe pour décider les chemins
Plusieurs chemins possibles
Même longueur.
Pas la même conflit avec les autres communications
Décision concerté par pré-réservation des slots.
Un poids est affecté à chaque slot de chaque chemin candidat.
Principe pour décider les chemins
La pré-réservation des slots
Algorithme de routage
Algorithme
Tant que les communications n’ont pas toutes un chemin réservé (elles ne sont pas satisfaites)
Extraction des chemins candidats pour chacune des communications non satisfaites.
Pré-réservation de chaque slot de chaque chemin candidat par un poids pour chacune des communications non encore satisfaites.
Sélection de la communication Ci à satisfaire parmi toutes les communications non satisfaites.
Sélection d’un chemin Pi pour la communication Ci parmi les chemins candidats.
Réservation des slots du chemin Pi par la communication Ci. Ci est marquée comme satisfaite.
Annulation de toutes les pré-réservations devenues obsolètes.
Algorithme de routage
Après évaluation nous avons retenu les heuristiques suivantes:
Sélection de la communication
Critère de bande-passante sur laxité.
Sélection du chemin
Le chemin ayant la plus faible pré-réservation maximale sur son chemin.
Cette méthode permet de trouver une solution avec:
Une table TDMA plus petite,
Des FIFOs également plus petites.
Plus de chance de succès.
Inconvénient:
Le temps d ’exploration: quelques heures.
Heuristiques
Pré-réserver moins de chemin.
Communications mutuellement exclusives
Réservations unique
Plan
Contexte de l’étude
Outil de CAO
Garantir le temps réel par un TDMA
TDMA dans le contexte d’horloges hétérogènes
Sécurité
Applications et résultats
Conclusion, perspectives
Problématique
Difficulté : TDMA NON OPERATIONNEL …
NoC GALS
Les instructions dans les sub-NoCs
La connaissance des instructions de routage au travers des différents Sub-NoCs est distribuée.
Réduction de la taille du champ instruction de chemin dans l’entête du paquet.
Plus grande indépendance entre les Sub-NoCs.
Plan
Contexte de l’étude
Outil de CAO
Garantir le temps réel par un TDMA
TDMA dans le contexte d’horloges hétérogènes
Sécurité
Applications et résultats
Conclusion, perspectives
Problématique
La sécurité contre
Les attaques malveillante,
L’extraction d’informations,
Les fautes (fiabilité).
Problématique
Offrir une solution avec une mise en œuvre efficace, simple et peu coûteuse.
Principe
Ne pas s’appuyer sur des informations transportées en tant que données (qui peuvent donc être facilement modifiées),
Utiliser l’information de routage des paquets.
Politique de routage
Street sign:
est, est, sud, sud, descendre.
X-Y:
+2 saut en X puis 2 saut en Y.
Street-sign avec codage relatif
instruction en fonction du port d’entrée et de sortie du routeur.
Street-sign avec codage relatif
Complément & décalage
Réarrangement binaire automatique des instructions de routage
Le nombre de ports de chaque routeur peut être différent =>Le nombre de bits nécessaire au codage des instructions peut donc varier aussi.
Pour réduire le codage du champ d’instruction => codage de largeur variable
Pb: comment inverser l’ordre des instructions au niveau du destinataire (il ne connaît pas la taille de chacune).
Ne laisse passer que les paquets dont le chemin est autorisé en amont et en aval.
à la réception.
Plan
Contexte de l’étude
Outil de CAO
Garantir le temps réel par un TDMA
TDMA dans le contexte d’horloges hétérogènes
Sécurité
Applications et résultats
Conclusion, perspectives
Applications
Mise en œuvre sur plate forme FPGA
Intégration composant dans la bibliothèque EDK
Exemple
Applications réelles
Chaîne MC-CDMA MC-SS-MA
Application flot de données
Turbo décodeur
Application avec de nombreuses communications potentielles
Traitement d’image
Application complexe
Mise en œuvre sur plate forme FPGA Xilinx
Mise en œuvre sur plate forme FPGA Xilinx
Mise en œuvre sur plate forme FPGA Xilinx
Mise en œuvre sur plate forme FPGA Xilinx
FPGA Virtex-II Pro FF1152 VP-50-5. capacité : 23616 slices .
Le NoC avec les wrappers occupe 11418 slices.
Répartition des composants du NoC en %:
Chaîne MC-CDMA MC-SS-MA
Projet 4MORE
Application flot de donnée
Une chaîne d’émission et une autre de réception.
Elle a permis de valider:
La technique de dimensionnement du TDMA,
La technique d’allocation des slots de temps,
L’utilisations des multi-réservations pour les communications mutuellement exclusives.
Chaîne MC-CDMA MC-SS-MA
NoC
32 bits
Topologie en grille 4x4 (16 routeurs)
Solution trouvée
Table de 6 slots
Génération du VHDL
~50000 lignes de codes VHDL générées en 6 secondes.
Synthèse xilinx
Durée 9 min
Fréquence maximum = 103MHz
16220 slices (68%FPGA)
Turbo décodeur
Application complexe
de nombreuses communications potentielles.
L’architecture:
8 processeurs (P0 à P7)
Les communications:
Chaque processeur émet par chacun de ses deux ports une information extrinsèque selon l’ordonnancement de l’entrelaceur.
Turbo décodeur
128 communications peuvent être identifiées. Alors que seulement 16 informations extrinsèques sont créées tous les Temiss ;
Le débit total des échanges est de 16*90Mo/s=1,4Go/s.
Une solution à base de bus est donc exclue.
Une entrée i peut recevoir jusqu’à 8 informations extrinsèques à la fois
Débit pire cas de 720Mo/s. Probabilité de 1/224.
En moyenne, une entrée reçoit une seule information extrinsèque par cycle d’émission soit un débit de 90Mo/s.
C’est donc un problème complexe
Turbo décodeur
2 solutions proposées:
BE avec règle de priorité
Priorité maximale à l’informations extrinsèque transportant l’ information la plus significative,
Utilisation d’un arbitrage sur priorité dans les routeurs.
GT avec restriction
Limitation à 5 informations extrinsèques reçue par un port durant 3 périodes consécutives de l’entrelaceur,
Utilisation des exclusions mutuelles: Indispensable car sinon il faudrait reconfigurer les tables TDMA à chaque période de l’entrelaceur, soit toutes les 0,1 µs.
Solution avec un NoC à 200 MHz, 24 bits de largeur de données. Table TDMA de 10 slots.
Traitement d’image
Application de suivi d’objets
Projet EPICURE (CEA)
Elle a permis de valider la technique de dérivation des contraintes.
Définition d’une technique d’affectation des chemins dans le réseau.
Technique pour garantir le service dans un contexte multi horloges.
Technique de codage des instructions de routage avec des aspects sécurités.
Développement d’une architecture paramétrable générique d’un réseau sur puce.
Développement d’un outil de CAO pour configurer et générer le réseaux sur puce (code C et VHDL RTL).
Validation sur plateforme FPGA Xilinx.
Collaborations
Projets :
Equipe Projet Multi-Laboratoire (Sep 2002 - Sep 2005)
INSA - IETR (Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes)
UBS – LESTER (Laboratoire d'électronique des systèmes temps réels)
GET R-PUCE (2005 - 2006)
ENSTB – Électronique et RSM (Réseaux, Sécurité et Multimédia)
INT d'Evry – RST (Réseaux et Services des Télécommunications)
UBS – LESTER
Perspectives
Complément de développements
Ouvert des perspectives pour la sécurité
Thèse en cours au LESTER
Interaction entre le NoC et l’OS pour contrôler la QoS et la sécurité,
Synthèse systemC TLM car le test du monitoring impose une simulation rapide.
Conception spécifique à l’application
Dépôt projet ANR collaboration avec TAMCIC (ENST Bretagne)
Lien application-NoC. Transfert data dépendant. Optimisation guidée par la connaissance de l’application.
Valorisation (études en cours)
Communications scientifiques
Conférences internationales
S. Evain, J-Ph. Diguet, Milad El Khodary and D. Houzet, “Automated derivation of NoC Communication Specifications from Application Constraints”, IEEE SIPS 2006, Workshop on Signal Processing Systems, Banff, AB, Canada, October 2-4, 2006.
S. Evain, J. P. Diguet, D. Houzet, "µSpider NoC Road Map", DATE 06 Workshops, Future Interconnects and Networks on Chip Workshops, March 10, 2006.
S. Evain, J. P. Diguet, "From NoC Security Analysis To Design Solutions", in IEEE SIPS 2005, Workshop on Signal Processing Systems, Athens, Greece, November 2-4, 2005.
S. Evain, J. P. Diguet, D. Houzet, "A CAD Tool for efficient NoC design", IEEE ISPACS 2004, International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems, Seoul, Korea, November 18-19, 2004.
S. Evain, J. P. Diguet, D. Houzet, "µSpider: a CAD Tool for efficient NoC design", IEEE NORCHIP 2004, Oslo, NORWAY, November 8-9, 2004.
S. Evain, J-Ph. Diguet and D. Houzet, “NoC Design Flow for TDMA and QoS Management in a GALS Context”, EURASIP Journal on Embedded Systems, Volume 2006, Hindawi Publishing Corporation, 2006, accepté.
Brevet
“Routeur et réseau de routage". Déposé le 28 octobre 2005.
