MADEO, une approche MDA pour la programmation et la synthèse d'architectures reconfigurables

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1 Equipe Architectures et Systèmes, LESTER, (FRE 2734), Université de Bretagne Occidentale MADEO, une approche MDA pour la programmation et la synthèse d'architectures reconfigurables S. Le Beux et L. Lagadec et SympAAA'2005, Journée Composants mercredi 6 avril

2 Préambule: la synthèse Synthèse d'une application Netlist implémentable F=f(A,B,C) 2

3 Préambule: la synthèse Synthèse d'une application Netlist implémentable Synthèse d'une architecture Layout (gravure sur Silicium) Vue comme une application...(function (INPUTS in1 in2 in3)... 3

4 Plan Déséquilibre architecture / outils Validation précoce de l architecture Synthèse automatique de l architecture 4

5 Flot de conception classique(1/2) Matériel Architecture (modèle concret) Logiciel Description Développement Architecture synthétisable Outils Layout Itération(s) Mesure/évaluation 5

6 Flot de conception classique(2/2) Coût de développement élevé (matériel et logiciel) Evolution limitée des architectures (Xilinx, Altera...) Architectures non comparables (couplées à un outil) Outils dédiés à un type d'architecture précis 6

7 Flot de conception original Chaîne Madeo actuelle Matériel Logiciel Modèle abstrait Description Outils Itération(s) Ajout à la chaîne Madeo Modèle concret Architecture synthétisable Layout Mesure/évaluation 7

8 Flot de conception original: les outils Modélisation unifiée de l architecture Outils indépendants du matériel Cycle de développement réduit Evolution possible des architectures Prospection architecturale aisée (modèle) Adéquation logiciel/matériel garantie 8

9 Flot de conception original: le layout Objectifs Représentation synthétisable de l architecture Représentation conforme à celle de l outil Rapide et automatique Inconvénients Performances moindres Compléxité limitée (couches) Cadre SoC 9

10 Familiarisation avec la MDA Récurrent, constant PIM PDM Datasheet Contexte d utilisation PSM Version spécialisée (un FPGA) Conclusion: PSM=PIM+PDM Transformation de modèles: spécialisation du PIM en fonction du PDM : Transformation de modèle PIM: Plateform Independant Model PDM: Plateform Description Model PSM: Plateform Specific Model 10

11 PSMMADEO PIMMADEO Modèle abstrait PDMMADEO Description Outils Itération(s) PSMMADEO Modèle concret Architecture synthétisable Mesure/évaluation Layout 11

12 PIMMADEO Jeux de composants élémentaires, de primitives hiérarchiques...: Grain fin Grain moyen Routage Hiérarchie 12

13 Modélisation grammaticale (PDMMADEO) Description d architectures irrégulières ou régulières. Ex: Virtex, datapath grain moyen... (((ARRAY (DOMAIN ) (((COMPOSITE (((FUNCTION (INPUTS ((WIRE (WIDTH 2)) NAMED in)) (OUTPUTS ((WIRE (WIDTH 1)) NAMED o))) NAMED f) ((WIRE (WIDTH 10) EXPANDED) NAMED south) ((WIRE (WIDTH 10) EXPANDED) NAMED east) ((LINK '(self relat: -1@0) east') NAMED west) ((LINK '(self relat: 0@1) south') NAMED north) ((((SWITCHBLOCK... 13

14 PSMMADEO et outils d'exploitation indépendants Placement Routage Floorplanning Intégration éventuelle d outils spécifiques à une architecture (bitstream ) 14

15 PIMVHDL PIMMADEO Modèle abstrait PDMMADEO Description PIMVHDL PSMVHDL Architecture synthétisable Layout PSMMADEO Modèle concret PDMVHDL : Transformation de modèle PIM: Plateform Independant Model PDM: Plateform Description Model PSM: Plateform Specific Model 15

16 PIMVHDL PIMMADEO Modèle abstrait PDMMADEO Description PIMVHDL PSMVHDL Architecture synthétisable Layout PSMMADEO Modèle concret PDMVHDL PIMVHDL: : Transformation de modèle Equivalence PIM: Plateform au Independant PIMMADEO Model Notion d interfaçage/mappage PDM: Plateform Description Model PSM: Plateform Specific Model 16

17 Génération de PSMVHDL PSMMADEO=PDMVHDL PIM PDMMADEO PSMVHDL IN LUT OUT (((FUNCTION (INPUTS ((WIRE (WIDTH 2)) NAMED In)) (OUTPUTS ((WIRE (WIDTH 1)) NAMED Out))) NAMED f)... Architecture comportementale Of CLB21 Is Begin outlut <= configlut(conv_integer(input))... ((((SWITCHBLOCK (RESOURCES (south east north west)) 'self north connectto: self east' 'self north connectto: self south' 'self north connectto: self west' 'self west connectto: self east' 'self west connectto: self south' 'self east connectto: self south') NAMED switch)... WE : passgate port map ( InOut1 => west, InOut2 => east, configin => configwe);... 17

18 Instanciation des modèles, génération du PSMVHDL Conversion point à point Hiérarchie et éléments de base Mappage Spécialisation contextuelle Nombre de LUTs Largeur des canaux de routages Insertion d informations nouvelles Structure du bitstream Transformation Ajout paramétrable d informations 18

19 Exemple: génération d un PSMVHDL FPGA de type îlot de calcul Organisation hiérarchique de l îlot de calcul: PDMMADEO Organisation hiérarchique du PSMVHDL: Spécialisation contextuelle 19

20 Exemple: ajout de la configuration dans le PSMVHDL FPGA complet (insertion de la configuration): Apparition de nouveaux éléments: Aspect configurable Maîtrise du bitstream Adéquation logiciel/matériel étendue (synthèse d application sur une architecture synthétisée). Caractérisation en situation. 20

21 Rappels Conclusion Outils d exploitation disponibles avant synthèse Architecture spécialisée pour un domaine Nouvelles fonctionnalités Génération automatique du VHDL de l architecture Conception personnalisée (FPGA, SOC) Affine la prospection (consommation, vitesse ) Maîtrise du bitstream Perspectives Paramètrage des règles de transformation (reconfiguration partielle, paginée) 21

22 Equipe Architectures et Systèmes, LESTER, (FRE 2734), Université de Bretagne Occidentale Merci S. Le Beux et L. Lagadec et SympAAA'2005, Journée Composants mercredi 6 avril