Reconfigurable self-organised systems : architecture and implementation

par Kevin Cheng

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Abbas Dandache et de Christophe Bobda.

Le président du jury était Bertrand Granado.

Le jury était composé de Elbey Bourenna, Ahmed Bouridane, Fernando Moraes, Camel Tanougast.

  • Titre traduit

    Systèmes reconfigurables et auto-organisés : architecture et implantation


  • Résumé

    Afin de répondre à une complexité croissante des systèmes de calcul, de nouveaux paradigmes architecturaux basés sur des structures auto-adaptatives et auto-organisées sont à élaborer. Ces derniers doivent permettre la mise à disposition d’une puissance de calcul suffisante tout en bénéficiant d’une grande flexibilité et d’une grande adaptabilité, cela dans le but de répondre aux évolutions des traitements distribués caractérisant le contexte évolutif du fonctionnement des systèmes. Ces travaux de thèse proposent une nouvelle approche de conception des systèmes communicants, auto-organisés et auto-adaptatifs basés sur des noeuds de calcul reconfigurable. Autrement dit, ces travaux proposent un système matériel autonome et intelligent, capable de déployer et de redéployer ses modules de calcul, en temps réel et en fonction de la demande de traitement et de la puissance de calcul. L’aboutissement de ces travaux se traduit par la réalisation d’un Système Auto-organisé Reconfigurable (SAR) basé sur la technologie FPGA. L’architecture auto-adaptative proposée permet d’étudier l’impact des systèmes reconfigurables dans une structure distribuée et auto-organisée. Le système est réalisé pour étudier, à chaque niveau, les paramètres qui influencent les performances globales d’un réseau de calcul évolutif. L’étude de l’état de l’art a permis la mise en perspective et la formalisation des caractéristiques du concept d’auto-organisation matérielle proposé ainsi qu’une évaluation et une analyse de ces performances. Les résultats de ces travaux montrent la faisabilité d’un système complexe de calcul distribué dont l’intelligence repose sur les interactions des éléments reconfigurables le constituant


  • Résumé

    Increasing needs of computation power, flexibility and interoperability are making systems more and more difficult to integrate and to control. The high number of possible configurations, alternative design decisions or the integration of additional functionalities in a working system cannot be done only at the design stage any more. In this context, where the evolution of networked systems is extremely fast, different concepts are studied with the objective to provide more autonomy and more computing power. This work proposes a new approach for the utilization of reconfigurable hardware in a self-organised context. A concept and a working system are presented as Reconfigurable Self-Organised Systems (RSS). The proposed hardware architecture aims to study the impact of reconfigurable FPGA based systems in a self-organised networked environment and partial reconfiguration is used to implement hardware accelerators at runtime. The proposed system is designed to observe, at each level, the parameters that impact on the performances of the networked self-adaptive nodes. The results presented here aim to assess how reconfigurable computing can be efficiently used to design a complex networked computing system and the state of the art allowed to enlighten and formalise characteristics of the proposed self-organised hardware concept. Its evaluation and the analysis of its performances were possible using a custom board: the Potsdam Intelligent Camera System (PICSy). It is a complete implementation from the electronic board to the control application. To complete the work, measurements and observations allow analysis of this realisation and contribute to the common knowledge


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