Gestion de la reconfiguration dynamique partielle dans un système sur puce reconfigurable

Abstract

Les circuits FPGA Virtex de Xilinx offrent la fonctionnalité de la reconfiguration partielle (PR). Des tâches arbitraires peuvent être allouées et désallouées dans le FPGA sans interrompre le système. Cependant le placement d’une tâche dans l’espace du FPGA nécessite un bitstream partiel unique spécifique pour chaque partition ce qui mène à un besoin plus grand en capacité mémoire pour le stockage des différents bitstreams partiaux. En vue de trouver des solutions à ces limitations et d’augmenter les capacités du processus de la reconfiguration dynamique partielle, plusieurs approches de ré-location ont été proposées et se présentent dans leur majorité comme des extensions du flot traditionnel de conception de la reconfiguration dynamique. Toutefois, l’utilisation de ces approches présente quelques inconvénients liés à leurs implémentations. En premier lieu, les approches logicielles exécutées par le processeur embarqué introduisent un temps d’exécution supplémentaire, lors de manipulation de bitstream, qui peut être considéré excessif dans des applications critiques en temps réel. En second lieu, les approches de ré-location implémentées en matériel sont plus rapides en terme d’exécution mais ont besoin de nombreuses ressources logiques coûteuses pour leurs implémentation en vue d’effectuer toutes les modifications nécessaires pour produire un bitstream relogeable. Afin de rendre le processus de ré-location moins coûteux en matière de temps pris par le relocateur pour manipuler le bitstream et en terme de taux d’utilisation des ressources logiques pour implémenter le relocateur, nous avons développé une nouvelle méthodologie de relocation que nous avons appelée OORBIT (pour offline/online relocation of bitstream). Elle est basée sur une combinaison de deux méthodes de manipulation du bitstream, en hors ligne et en ligne. Cette nouvelle approche a permet d’accélérer considérablement le processus de relocation et cela sans aucune incidence sur les ressources du système. Notre méthodologie sera décrite en détail en focalisant sur son interaction avec le nouveau flot de conception basé sur le principe des partitions. Une analyse comparative des performances, par rapport aux autres approches proposées, sera donnée pour mettre en évidence l’accélération très significative du processus de relocation réalisée par notre approche.