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THÈSEDEDOCTORATDEL’UNIVERSITÉ
PARIS VI
SPÉCIALITÉ INFORMATIQUE
Présentée par
Denis HOMMAIS
Pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ PARIS VI
Sujet
UNE MÉTHODE D’ÉVALUATION ET DE SYNTHÈSE
DES COMMUNICATIONS DANS LES SYSTÈMES
INTÉGRÉS MATÉRIEL–LOGICIEL.
Soutenue le 13 septembre 2001
Devant le jury composé de
M. Frédéric PÉTROT directeur de thèse
M. Jean-Paul CALVEZ rapporteur
M. Ahmed JERRAYA rapporteur
M. Alain GREINER examinateur
M. Jean-Yves BRUNEL examinateur
M. Michel ROBERT examinateur

Résumé
Cette thèse propose une méthode de synthèse et d’évaluation des communications dans
les sytèmes intégrés matériel–logiciel. Le point de départ de la synthèse des communications est
une description parallèle de l’application que le système doit réaliser sous la forme d’un graphe
de tâches et l’affection de ces tâches à la partie matérielle ou à la partie logicielle.
Notre méthode de synthèse des communications est basée sur l’instanciation d’un schéma
de communication pour chaque canal du graphe. Ces schémas décrivent les moyens utilisés pour
transmettre les données dans le canal et synchroniser l’état du canal en fonction de la nature
matérielle ou logicielle de la tâche productrice et de la tâche consommatrice.
De ces schémas, nous déduisonsles spécifications d’un module matériel générique permet-
tant de réaliser la partie matérielle des communications. Nous proposons une architecture de ce
module utilisant la norme VCI pour lui permettre de s’adapter aux différents média de communi-
cation des systèmes intégrés. La réalisation d’un schéma de communication consiste alors pour
la partie matérielle à instancier le ou les modules d’interface nécessaires, et pour la partie logi-
cielle à remplacer les primitives utilisées dans la description parallèle par celle correspondant
au schéma. L’application de notre méthode à la réalisation d’une application démontre qu’il est
possible, à partir de ces schémas, de réaliser automatiquement la synthèse des communications.
Pour l’évaluation des systèmes réalisés, les différents modules sont modélisés par des ma-
chines à états. Nous utilisons les proprités de ces machines pour calculer un ordre statique d’éva-
luation et pour définir un algorithme simple de simulation du système au cycle près.
Cette méthode de simulation a été mis en œuvre dans le logiciel CASS. Les performances
de simulation d’un système par CASS, comparé à un simulateur industriel de même niveau,
montrent la pertinence de notre algorithme.
Mots clés
Systèmes intégrés – Systèmes embarqués – synthèse des communications
simulation de systèmes – codesign matériel–logiciel

Abstract
This thesisproposes a methodfor synthesis and evaluation of communications in hardware–
software systems on a chip. The starting point of communication synthesis is a task graph descri-
bing the application that the target system should achieve as well as an assignment of the various
tasks of the graph to the software and hardware components of the system.
The method for communication synthesis proposed here is based on the instanciation of a
communication scheme for each channel of the graph. These communication schemes describe
the means used to transfer data through the channel and to manage the channel status depen-
ding on the emitting and receiving tasks implementation, i.e hardware or software.
These schemes allow to draw the specifications of a generic hardware interface module to
implement the hardware part of the communications. We propose an architecture of this module
offering a VCI interface so that it can be adapted to various on chip interconnect. The implemen-
tation of a communication scheme consists then in instanciating one or more interface modules
for hardware communications, and for software communications, in substituting the primitives
used in the parallel description by those corresponding to the scheme.
This method has been used in the design of an application and demonstrates that automa-
tion of communication synthesis is feasable using predefined communication schemes..
In order to evaluate systems designed using the synthesis method proposed, components
of an embedded system are modeled using communicating finite state machines. Advantage is
taken from properties of state machines to determine statically an evaluation order and to use a
simple and cycle-accurate simulation algorithm for system evaluation.
This simulation technique has been implemented in CASS, the Cycle Accurate System Sium-
lation tool. Significant speedup obtained compared to existant simulators demonstrates the rele-
vancy of the simulation method chosen.
Keywords
Systems on chip – embedded systems – communication synthesis
systems simulation – harware-software codesign