Ecole polytechnique de Louvain (UCL)

Ecole polytechnique de Louvain (UCL)
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Etude et implémentation d’un NoC multiprocesseur à
basse consommation selon la topologie de De Bruijn
Mémoire présenté en vue de l’obtention
du grade d’ingénieur civil électro-mécanicien (orientation mécatronique)
par STAS François
Auteur Jury :
Stas François Bol David (promoteur)
Legat Jean-Didier
Kuti Lusala Angelo
Juin 2013

Remerciements
Réaliser ce travail est le fruit du labeur de toute une année. Il constitue un défi qui permet à son
auteur de montrer ce qu’il est capable de réaliser mais aussi de repousser les limites de ses capacités.
Je tiens particulièrement à remercier David Bol, Professeur, pour la motivation qu’il a su m’incul-
quer ainsi que pour la patience dont il a fait preuve. Il m’a permis de tirer le meilleur de moi-même
afin que je puisse réaliser un travail de qualité. Je tiens également à le remercier pour l’opportunité
qu’il m’a donnée, de pouvoir publier mon travail à la conférence FTFC 2013. Cette opportunité a été
pour moi, un gage de confiance en mes capacités et en la qualité de mon travail.
Je remercie également Angelo Kuti Lusala, Docteur, pour ses encouragements et ses conseils pré-
cieux. Je tiens à le remercier pour sa rigueur terminologique et ses relectures indispensables.
Pour terminer, je remercie tous mes proches, pour leur soutien, leur patience et leurs relectures
minutieuses malgré le peu d’affinité dans le domaine étudié.
Merci.
François
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Abstract
Dans le cadre de l’évolution de l’électronique digital vers les Networks-On-Chip (NoC), ce travail
propose l’étude d’un réseau dont les différents processing elements sont reliés entre eux selon la topologie
de De Bruijn. Nous expliquerons pourquoi cette topologie est avantageuse par rapport au mesh. Nous
étudierons notamment la relation entre la latence et la taille du réseau du point de vue théorique.
Durant cette étude, un gain théorique de 30% sur la latence sera observé en comparaison avec le mesh
pour un réseau de 64 processing elements. Ensuite nous proposerons plusieurs possibilités d’algorithmes
de routage de paquet à travers le réseau afin d’obtenir les meilleures latences de transmissions en
fonction de la contrainte d’injection et de la taille du réseau. Nous effectuerons ensuite une optimisation
en fusionnant deux des algorithmes proposés pour implémenter le FIFO-based GSRAD avec Priority-
deviation. Le but est de tirer parti des avantages des deux algorithmes de base tout en diminuant
leurs désavantages respectifs. Nous observerons notamment une division de la latence moyenne par un
facteur 4 par rapport au mesh XY baseline pour une contrainte d’injection de 10%. Par la suite, il
sera aussi question de la consommation du réseau et en particulier du coût de connexion au réseau
afin d’adapter le réseau de De Bruijn et son routage à des applications à basses consommations. Nous
essayerons, notamment, de parvenir à un optimum dans le but de concilier latence et consommation.
Enfin nous essayerons de relever le challenge du placement et routage d’un réseau de De Bruijn et nous
proposerons des pistes de recherches afin de permettre l’implémentation d’un réseau d’ordre très élevé.
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