Runtime mapping of dynamic dataflow applications on heterogeneous multiprocessor platforms

par Dinh Thanh Ngo

Thèse de doctorat en Stic

Sous la direction de Jean-Philippe Diguet.

Soutenue le 19-06-2015

à Lorient , dans le cadre de École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (PRES) et de Laboratoire des sciences et techniques de l'information- de la communication et de la connaissance / Lab-STICC (laboratoire) .

Le jury était composé de Kévin Martin, Emmanuel Casseau, Jean-François Nezan.

Les rapporteurs étaient Samy Meftali, Sébastien Pillement.

  • Titre traduit

    Déploiement à la volée d'appllications flot de données dynamiques sur plateforme multiprocesseurs hétérogène


  • Résumé

    La complexité et le nombre toujours plus grandissant des applications, notamment les standards vidéo, nécessite d’étudier des méthodes et outils pour leur déploiement sur des architectures elles aussi toujours plus complexes. En effet, afin d’atteindre les performances requises en matière de temps d’exécution ou consommation énergétique, les architectures modernes proposent des éléments de calculs hétérogènes, où chacun est spécialisé pour une fonction précise. Cette thèse s’appuie sur le modèle flot de données pour la spécification de l’application. Ce modèle permet d’exposer explicitement le parallélisme spatial et temporel de l’application à travers un réseau d’acteurs interconnectés par des canaux de type FIFO. Les acteurs, en charge du calcul, peuvent exhiber un comportement statique ou dynamique. Les derniers standards vidéo contraignent à s’appuyer sur les modèles dynamiques pour obtenir une spécification fonctionnelle. Les besoins de calcul sont alors dépendants des données à traiter. Le déploiement d’une application dynamique ne peut donc se faire à l’aide des approches statiques existantes dans la littérature. L’objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes efficaces permettant de déployer à la volée une application flot de données dynamique sur une architecture multiprocesseurs hétérogène. La première contribution est un algorithme qui permet de trouver rapidement une solution de déploiement de l’application. La deuxième contribution est un algorithme basé sur les mouvements pour adapter en cours d’exécution le déploiement en réponse aux aspects dynamiques de l’application.


  • Résumé

    Modern multimedia applications are subject to an increasing complexity with widespread standards. This has led to the interest in dataflow approach that offers a powerful perspective on parallel com- putations at high level. In the meantime, the emergence of massively parallel architectures has revealed the trend towards heterogeneous Multi-Processor System-on-Chips (MPSoCs) to offer a better perfor- mance and energy tradeoff than their homogeneous counterparts. However, this also imposes challenges to the mapping of multimedia applications on such complex architectures. This thesis presents an adaptive methodology for mapping dataflow applications on heterogeneous MPSoCs. This thesis focuses on video decoders specified in RVC-CAL language, a dedicated dataflow language for video applications. Existing static approaches cannot capture all behaviors in dynamic dataflow applications. Thus, this requires to adapt the mapping according to the input data. The algorithm offers some adaptive parameters combined with our analyt- ical communication model to improve a performance while consider- ing load balancing. We evaluate our algorithms on a set of randomly generated benchmarks and real video decoders like MPEG4-SP and HEVC. Experimental results reveal that our mapping methodology is fast enough (in milliseconds) and the runtime remapping signifi- cantly improves the initial mapping. In the remapping process, we take the migration cost into account because the reconfiguration time also contributes to the overall performance.


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