Real-time Simulation Applied to Intelligent Transportation Systems.
Résumé
Dans de nombreux domaines d’application (transport & logistique, hospitalier, multimédia, etc.), les nouvelles fonctionnalités des systèmes exhibent un comportement de plus en plus gourmand en termes de puissance de calcul en concordance avec l’augmentation de la complexité. En plus de la puissance de calcul, ces nouvelles fonctionnalités sont aussi caractérisées par un comportement de plus en plus dynamique, en s’adaptant à l’environnement d’exécution comme aux caractéristiques des données qui sont traitées par l’application. Les évolutions technologiques tendent vers des architectures hétérogène CPU/FPGA de plus en plus complexes pour répondre aux exigences applicatives. Les architectures CPU/FPGA s’appliquent différentes contraintes, notamment en terme de temps de réponse ou de consommation, qu’il s’agit de respecter. De nos jours, la phase de mise au point de telles architectures requiert quasi-systématiquement la mise en oeuvre d’outils de tests & validation basés sur un ou plusieurs modèles de simulation. Un modèle d’exécution peut être exécuté sur le Hardware ou Software. Pour cela, ce travail est focalisé sur la notion de routage et de la synchronisation au sein d’un même FPGA et entre les différents FPGA. Certains tests sont basés sur une association entre équipement(s) réel(s) et modèle(s) de simulation. Le simulateur est alors lui-même soumis aux exigences et contraintes susnommées. Il doit être capable d’exploiter au maximum la puissance de calcul mise à sa disposition. À cet égard, les concepteurs trouvent leur solution idéale dans l’informatique reconfigurable, basée sur des architectures hétérogènes CPU/FPGA. Ces architectures abritent des processeurs multi-core (CPU) qui fournissent des puissances de calcul élevées et des FPGA qui offrent de hautes performances et une adaptabilité aux contraintes temps-réel de l’application. Les systèmes informatiques hétérogènes sont de plus en plus utilisés dans les industries aérospatiale et avionique, notamment dans les systèmes de simulation avionique. Les exigences susnommées ouvrent de nombreuses opportunités pour la recherche car il n’y a pas de méthodologies de conception intégrant des techniques de placement et d’ordonnancement (statique et dynamique) pour exploiter efficacement les ressources matérielles disponibles en tenant compte de toutes ces contraintes. L’objectif de mes travaux est Étude bibliographique des méthodes hybrides d’optimisation-simulation et des domaines concernés en ciblant sur les problématiques liées aux transports intelligents (modélisation, simulation, optimisation, aide à la décision). Par la suite, Étude et implémentation de la solution technologique pour la communication CPU/FPGA en terme de débit afin de faire communiquer plusieurs modèles hardware et software. Cette architecture hétérogène sera le support d’exécution de notre simulateur. Ensuite, Implémentation d’un modèle de simulation dynamique permettant les migrations hardware ↔ software à la volée lorsque la charge des ressources est proche de la limite acceptable et enfin Validation de la plate-forme logicielle sur base de cas concrets qui dérivent du domaine de l’avionique pour le calcul de plans de vol en 3D.