On the design of a distributed adaptive manycore architecture for embedded systems

par Céline Azar

Thèse de doctorat en STIC

Soutenue en 2012

à l'Université européenne de Bretagne .

  • Titre traduit

    Conception d'une architecture manycoeurs distribuée adaptative pour systèmes embarqués


  • Résumé

    Chip design challenges emerged lately at many levels: the increase of the number of cores at the hardware stage, the complexity of the parallel programming models at the software level, and the dynamic requirements of current applications. Facing this evolution, the PhD thesis aims to design a distributed adaptive manycore architecture, named CEDAR (Configurable Embedded Distributed ARchitecture), which main assets are scalability, flexibility and simplicity. The CEDAR platform is an array of homogeneous, small footprint, RISC processors, each connected to its four nearest neighbors. No global control exists, yet it is distributed among the cores. Two versions are designed for the platform, along with a user-familiar programming model. A software version, CEDAR-S, is the basic implementation where adjacent cores are connected to each other via shared buffers. A co-processor called DMC (Direct Management of Communications) is added in the CEDAR-H version, to optimize the routing protocol. The DMCs are interconnected in a mesh fashion. Two novel concepts are proposed to enhance the adaptiveness of CEDAR. First, a distributed dynamic routing strategy, based on a bio-inspired algorithm, handles routing in a non-supervised fashion, and is independent of the physical placement of communicating tasks. The second concept presents dynamic distributed task migration in response to several system and application requirements. Results show that CEDAR scores high performances with its optimized routing strategy, compared to state-of-art networks. The migration cost is evaluated and adequate protocols are presented. CEDAR is shown to be a promising design concept for future manycores.


  • Résumé

    Des défis de conception ont émergé récemment à différents niveaux: l'augmentation du nombre de processeurs sur puce au niveau matériel, la complexité des modèles de programmation parallèles, et les exigences dynamiques des applications actuelles. Face à cette évolution, la thèse propose une architecture distribuée adaptative nommée CEDAR (Configurable Embedded Distributed ARchitecture) dont les principaux atouts sont la scalabilité, la flexibilité et la simplicité. La plateforme CEDAR est une matrice homogène de processeurs RISC, chacun connecté à ses quatre proches voisins via des buffers, partagés par les processeurs adjacents. Aucun contrôle global n'existe, celui-ci étant réparti entre les cœurs. Deux versions sont conçues pour la plateforme, avec un modèle de programmation simple. Une version logicielle, CEDAR-S (CEDAR-Software), est l'implémentation de base où les processeurs adjacents sont reliés via des buffers partagés. Un co-processeur, nommé DMC (Direct Management of Communications), est ajouté dans la version CEDAR-H (CEDAR-Hardware), afin d'optimiser le protocole de routage. Les DMCs sont interconnectés en mesh 2D. Deux nouveaux concepts sont proposés afin de gérer l'adaptabilité de CEDAR. En premier, un algorithme de routage bio-inspiré, dynamique et distribué gère le routage de manière non-supervisée, et est indépendant de la position physique des tâches communicantes. Le deuxième concept consiste en la migration distribuée et dynamique de tâches afin de répondre aux besoins du système et des applications. CEDAR présente des performances élevées avec sa stratégie de routage optimisée, par rapport à l'état de l'art des réseaux sur puce. Le coût de la migration est évalué et des protocoles adéquats sont présentés. CEDAR s'avère être un design prometteur pour les architectures manycœurs.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (154 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-154

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne-Sud (Lorient). Bibliothèque universitaire.
  • Disponible pour le PEB
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