Performance and power consumption characterisation of embedded systems for multiprocessor/multicore platforms supporting real time software. : FORECAST : perFORmance and Energy Consumption AnalysiS Tool

The number of available commercial platforms is constantly increasing. The choice of an architecture that fit as much as possible the requirements is therefore more and more complex. This is even more real with the availability of recent multiprocessors architectures. As a consequence, methodologies with their associated tools are required in order to quickly evaluate future platforms, so that choices can be made early in the design flow. So far, evaluating either the performance or the power consumption of a dedicated platform was performed through executing benchmarks and applications on this platform. In this thesis, a new methodology with its associated tools, called FORECAST, is proposed to model both the hardware and software of a system, and then to estimate its performance and its power consumption. Our methodology is based on efficient models, easy to characterize using only information provided by constructor datasheets. Moreover, our approach is able to automatically generate an executable code of the system that can be simulated on the host machine. This simulation allows a rapid execution of multiple test cases. Our approach is therefore well adapted for performing architecture exploration. A lot of experimentations have been performed using our tool FORECAST for different applications (H.264 video decoder, radio application, benchmarks. . .) and different hardware platforms. Results obtained both in performance and in power consumption have then been compared with existing platforms (OMAP3, OMAP4, i.MX6, QorIQ. . .), but also with two collaborative projects, OpenPeple (ANR) and COMCAS (Catrene), dealing also with performance and power estimations. The comparison demonstrates the accuracy of our approach as the estimation is always below a 20% error margin. These experimentations have also shown that our methodology provides a very efficient ratio between the modeling effort and the accuracy of the estimations.; La multiplication des plate-formes embarquées disponibles sur le marché rend de plus en plus complexe le choix d’une plate-forme pour un produit. L’arrivée des architectures multi-processeurs augmente encore plus ce phénomène. Dans le contexte industriel actuel, il est nécessaire de disposer d’une méthodologie et des outils associés permettant d’évaluer rapidement ces plate-formes et celles qui apparaitront dans le futur sur le marché afin de faire des premiers choix tôt dans le cycle de conception des produits. Précédemment, il était nécessaire d’attendre l’arrivée sur le marché des plate-formes de test afin d’exécuter sur ces plate-formes des benchmarks et des applications afin d’évaluer leur performance et leur consommation. Nous proposons ici une méthodologie et les outils associés permettant de modéliser un système (logiciel et matériel) puis d’estimer ses performances et sa consommation d’énergie. Notre méthodologie s’appuie sur des modèles simples à mettre en œuvre utilisant uniquement des informations présentes dans les documents techniques des constructeurs. Autre avantage de notre approche, la simulation réalisée s’appuie sur du code exécutable généré automatiquement afin de s’exécuter en natif sur un ordinateur. Cela permet une exécution rapide des scénarios de test et offre la possibilité de faire de l’exploration d’architectures. Nous avons procédé à diverses validations en utilisant des applications variées (décodeur H.264, application radio, benchmarks classiques, ...) et en comparant les performances et la consommation estimée avec l’équivalent sur des plate-formes réelles (OMAP3/4, i.MX6, QorIQ, ...). Cela a permis d’évaluer l’erreur d’estimation de FORECAST (l’outil développé lors de cette thèse) et ainsi de s’assurer que le taux d’erreur reste dans des bornes admissibles c’est-à-dire inferieures à 20%. Nous avons d’un autre côté comparé notre approche avec celles développées dans deux autres projets OpenPEOPLE (ANR) et COMCAS (Catrene) afin de s’assurer que le rapport effort/précision de notre approche est intéressant.