Vers le support des systèmes à criticité mixte sur des architectures NoC

Mixed criticality system scheduling over NoC architectures

• Auteur / Autrice : Mourad Dridi
• Direction : Frank Singhoff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 18/10/2019
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Eric Gressier-Soudan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frank Singhoff, Eric Gressier-Soudan, Abdoulaye Gamatié, Claire Pagetti, Stéphane Rubini, Jean-Philippe Diguet, António Casimiro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdoulaye Gamatié, Claire Pagetti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ordonnancement (informatique)

Temps réel (informatique)

Mots clés libres

Réseau sur puce

Analyse de temps de communication

Système à criticité mixte

Network On Chip (NoC)

Communication time analysis

Mixed criticality system

Résumé

Nous nous intéressons dans le cadre de ce travail au challenge consistant à intégrer des systèmes à criticité mixte sur des architectures NoC. Cette intégration exige l'assurance des contraintes temporelles pour les applications critiques tout en minimisant l'impact de partage de ressources sur les applications non critiques. Afin d'exécuter des systèmes à criticité mixte sur des architectures NoC, nous avons proposé plusieurs contributions sous la forme d'un routeur, de modèles de tâches et de communications pour les architectures NoC. Nous avons proposé DAS, un routeur NoC conçu pour exécuter des systèmes à criticité mixte sur des architectures NoC. Il assure les contraintes temporelles pour les communications critiques tout en limitant la réservation des ressources pour les communications non critiques. DAS implante deux modes de fonctionnement, deux niveaux de préemption, deux techniques de contrôle de flux et deux étages d'arbitrage. Nous avons implanté DAS dans un simulateur de NoC appelé SHoC. Ensuite, DAS a été evalué sur plusieurs niveaux d'abstraction et selon plusieurs critères. Nous avons ensuite proposé DTFM : un modèle de tâche et de flux pour les systèmes temps réel déployés sur un NoC. À partir du modèle de tâches, du modèle de NoC et du placement des tâches, DTFM calcule automatiquement le modèle de flux correspondant.Finalement, nous avons proposé ECTM : un modèle de communications pour les architectures NoC. ECTM conduit à une analyse d'ordonnancement efficace. Il modélise les communications sous la forme d'un graphe de tâches tout en tenant compte du modèle de NoC utilisé. Nous avons implanté ECTM et DTFM dans un simulateur d'ordonnancement appelé Cheddar.

This thesis addresses existing challenges that are associated with the implementation of Mixed Criticality Systems over NoC architectures. In such system, we must ensure the timing constraints for critical applications while limiting the bandwidth reservation for them.In order to run Mixed Criticality systems on NoC architectures, we have proposed several contributions in the form of a NoC router, a task and flow model, and a communications model.First, we propose a NoC router called DAS (Double Arbiter and Switching), designed to efficiently run mixed criticality applications on Network On Chip. To enforce MCS requirements, DAS implements automatic mode changes, two levels of preemption, two flow control techniques and two stages of arbitration. We have implemented DAS in the cycle accurate SystemC-TLM simulator SHOC. Then, we have evaluated DAS with several abstraction-level methods. Second, we propose DTFM, a Dual Task and Flow Model in order to overcome the limitation of existent task and flow models. DTFM allows us, from the task model, the NoC model and the task mapping, to compute the corresponding flow model. Finally, we propose a new NoC communication model called Exact Communication Time Model (ECTM) in order to analyze the scheduling of periodic tasks exchanging messages over a NoC. We have implemented our approach in a real-time scheduling simulator called Cheddar.