Co-Design de l’application H264 et implantation sur un NoC-GALS

Co-design of the H264 application and implantation on a GALS-NoC

• Auteur / Autrice : Majdi Elhajji
• Direction : Jean-Luc Dekeyser, Rached Tourki, Samy Meftali, Abdelkrim Zitouni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 05/07/2012
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Université de Monastir (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique fondamentale de Lille (2002-2014)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits intégrés à très grande échelle

Compression vidéo

UML (informatique)

Ingénierie dirigée par les modèles

Systèmes embarqués (informatique)

Systèmes sur puce

Mots clés libres

Réseaux sur puce

Codage vidéo H.264

Résumé

L'étude des réseaux sur puces (NoC) est un domaine de recherche qui traite principalement la communication globale dans les systèmes sur puce (SoC). La topologie choisie et l'algorithme de routage jouent un rôle essentiel durant la phase de conception des architectures NoC. La modélisation des structures répétitives telles que les topologies des réseaux sur puce sous des formes graphiques pose un défi particulier. Cet aspect peut être rencontré dans les applications orienté contrôle/données intensif tel que le codeur vidéo H.264. Model Driven Engineering est une méthodologie de développement logiciel où le système complet est modélisé à un niveau d'abstraction élevé en utilisant un langage de modélisation unifié comme l’UML/MARTE. Le profil UML pour la modélisation et l'analyse des systèmes embarqués en temps réel (MARTE) est la norme actuelle pour la modélisation des SoCs.Cette thèse décrit une méthodologie adéquate pour la modélisation des NoCs en utilisant le profil MARTE. L'étude proposée a montré que le paquetage RSM (Repetitive Structure Modeling) du profil MARTE est assez puissant pour modéliser différent types de topologies. En utilisant cette méthodologie, plusieurs aspects tels que l’algorithme de routage sont modélisés en se basant sur les machines d'état. Ceci permet au profil MARTE à être assez complet pour la modélisation d'un grand nombre d’architectures de NoCs. Certains travaux sont en cours pour synthétiser ces réseaux, en VHDL à partir de ces modèles. Pour la validation de la méthodologie proposée, une approche de co-design a été étudiée par l’implémentation d'un système de codage vidéo H.264 sur un NoC de type Diagonal Mesh en utilisant model en « Y » de l’outil Gaspard2. Avant de passer à l'association de l'application/architecture, une optimisation architecturale ciblant la réduction de la puissance consommée du module le plus critique (Estimateur de Mouvement) de l'application a été effectué. Ainsi, une architecture VLSI flexible d’un estimateur de mouvement à blocks variables (FSVBSME) a été proposée.

The study of Networks on Chips (NoCs) is a research field that primarily addresses the global communication in Systems-on-Chip (SoCs). The selected topology and the routing algorithm play a prime role during the design of NoC architectures.The modeling of repetitive structures such as network on chip topologies in graphics forms poses a particular challenge. This aspect may be encountered in intensive data/control oriented applications such as H.264 video coder. Model driven engineering is a software development methodology where the complete system is modeled at a high abstraction level using a modeling language as UML/MARTE. The UML profile for Modeling and Analysis of Real-Time Embedded systems (MARTE) is the current standard for the SoCs modeling. This thesis describes an adequate methodology for modeling NoCs by using the MARTE standard profile. The proposed study has shown that the Repetitive Structure Modeling (RSM) package of MARTE profile is powerful enough for modeling different topologies. By using this methodology, several aspects such as routing algorithm are modeled based finite state machines. This allows to the MARTE profile to be complete enough for modeling a large number of NoCs architectures. Some work is on-going to synthesize such networks in VHDL from such models. While validating the proposed methodology, a co-design approach has been studied by mapping a H264 video coding system onto a Diagonal Mesh NoC by using the Y Chart of Gaspard2 tool. Before allowing the association of the application/architecture, an architectural optimization targeting power minimization of the most critical module of the application has been performed. So, a flexible VLSI architecture for full-search VBSME (FSVBSME) has been proposed.