[PDF] Méthodologie et outil de conception de systèmes embarqués basés

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UniversitédeMontréal

v,2 cadred'applications.NET par

OlivierBrassard

FacultédesArtsetSciences

enInformatique

Mars2006

©OlivierBrassard,2006

o V4 O5 Q

Université1I

deMonfréal

Directiondesbibliothèques

AVIS

NOTICE

researchpurposes. theauthor'spermission. contentfromthedocument II

UniversitédeMontréal

Facultédesétudessupérieures

Cemémoireintitulé

cadred'applications.NET présentépar:

OlivierBrassard

VictorOstromoukhov

Présidentrapporteur

ElMostaphaAboulhamid

Directeurderecherche

JeanPierreDavid

Codirecteur

frédéricRousseau

Membredujury

Mémoireaccept6le3mai2006

RÉSUMÉ

grandnombredefonctionnalités. prototyped'unsystèmeembarqué. conception,cadred'application.NET,CASM. 11

SUMMARY

functionalities. developmenttoolsused. .NETframework,CASM. 111

TABLEDESMATIÈRES

RÉSUMÉi

SUMMARYII

LISTEDESFIGURESVIII

LISTEDESTABLEAUXX

LISTEDESALGORITHMESXI

LISTEDUCODEXII

LISTEDESSIGLESXIII

REMERCIEMENTSXIV

1INTRODUCTION1

1.1Objectifs3

1.2Contributions4

1.3Plandudocument4

PROBLÉMATIQUE6

2.1Lelogiciel6

2.1.1Langagesdebasniveau6

iv

2.1.2Langagesdehautniveau.7

2.2Lematériel8

2.2.1Niveauphysique8

2.2.2Niveaudesporteslogiques8

2.2.3NiveauRegisterTransferLevel(RTL9

2.2.4Hautniveau9

2.3Conceptiondesystèmesembarqués10

2.3.1Flotdedéveloppement

10

2.4Étatdel'art

14

2.5Analyse

18

3OUTILSDEDÉVELOPPEMENTUTILISÉS19

3.1Lecadred'applications.NET

19

3.1.2CommonLanguageRuntime(CLR26

3.1.4Mécanismederéflexion

29

3.2LelangageCASM

31

3.2.2CASM

31

3.3LeprocesseurMicroblaze

35

3.3.1Architecture

35
36

3.3.3Outilsdedéveloppement

37
V

NOTRECOMPILATEUR39

4.2.2Avantagesdel'approcheproposée43

4.2.3Implémentation45

COMPILATEUR47

5.1Sous-ensembleduCILsupporté48

5.1.1Environnementd'exécutionvsCIL48

5.1.2Sous-ensemblesupporté49

5.2Flotcommun52

5.2.2GraphedeflotdecontrôleduCIL5$

5.3Flotlogiciel68

5.3.1Générationdecodeassembleur69

5.3.2Optimisationducodeassembleur$0

5.3.3Allocationdesregistres$0

5.3.5Générationdufichier$6

5.4Flotmatériel86

vi

5.4.3Générationdecode.90

5.4.4InterfaceFSL91

6.1Premièreétudedecas93

6.1.1Descriptiondel'application93

6.1.3Expériencesetrésultats109

6.2Deuxièmeétudedecas110

6.2.2Expériencesetrésultats114

6.2.3Analysedesrésultats116

7CONCLUSIONETPERSPECTIVES11$

7.1Synthèsedutravaileffectué11$

7.2Perspectives120

7.2.1Extensions121

7.2.2Travauxfuturs124

8RÉFÉRENCES125

ANNEXEJ

XV

ANNEXE2

XIX

ANNEXE3

XXI vii

ANNEXE4.XXVI

viii

LISTEDESFIGURES

Figure3:LeCommonTypeSystem22

Figure4:Flotdedéveloppementavec.net28

Figure5:ASMduPGCDd'Euclide32

Figure6tArchitectureduMicroblaze36

Figure11tPhasesflotcommun53

Figure14tPhasesduflotlogiciel6$

Figure17tBlocd'activation76

Figure19tConflitd'allocationderegistre$4

Figure20tPhasesduflotmatériel87

delaméthodeIdentity100 blocdebasedelaméthodeIdentity102 debasedelaméthodeIdentity 105
delaméthodeIdentity107 ix X

LISTEDESTABLEAUX

TableauI$TypesdedonnéesduCIL

24
77
systèmedel'applicationtest1 109
dedimension8x$ 116
dedimension12x12 116
xi

LISTEDESALGORITHMES

A1gorit1ime1:Créationdesblocsdebase59

69
xii

LISTEDUCODE

Code1:CodeC#delaméthodeIdent±ty95

Code2:CodeCILdelaméthodeIdentity96

symboliques 104
xlii

LISTEDESSIGLES

ABI:ApplicationBinaryInterface

ALAP:AsLateAsPossible

ASAP:AsSoonAsPossible

ASM:AlgorithmicStateMachine

33:BlocdeBase

CIL:CommonIntermediateLanguage

CLI:CommonLanguageInfrastnicture

CLR:CommonLanguageRuntime

CTS:CommonTypeSystem

EDK:ErnbeddedDeveloprnentKit

FPGA:FieldProgrammableGateArray

FSL:FastSimplexLink

GFC:GraphedeFlotdeContrôle

HDL:HardwareDescriptionLanguage

JVM:JavaVirtualMachine

RI:ReprésentationIntermédiaire

RTL:RegisterTransferLevel

VES:VirtualExecutionSystem

xiv

REMERCIEMENTS

cheminement. obligationsetmesdevoirs.

1Introduction

ilssontincorporés. traitementd'infonnationatisystème. dontilsfontpartie. etdifficile. 2 3 dulogiciel.

1.1Objectifs

4 dusystème.

1.2Contributions

deXilinx.

1.3Plandudocument

5 d'obtenirdesmesuresdeperfornances. problèmesdelaréalisationdel'outil. problématique plusenpluscomplexesetperformants.

2.1Lelogiciel

de[4,5]).

2.1.1Langagesdebasniveau

7

2.1.2Langagesdehautniveau

langages,commeAlgol,Pascal,SimulaouLisp. 8 relative.

2.2Lematériel

2.2.1Niveauphysique

2.2.2Niveaudesporteslogiques

9

2.2.3NiveauRegisterTransferLevel(RTL

2.2.4Hautniveau

10

2.2.5LesField-ProgrammableGateArray(FPGA

FGPAentrèspeudetemps.

2.3Conceptiondesystèmesembarqués

2.3.1Flotdedéveloppement

11 (parlacompilation)[4$].

Spécificationsystème

système(protocolescomportements matérielle

ModèleRTL

dumatériel 12 logiciels.

IntegrctteclCircuit).

13 ici conception. donclecoût,dudéveloppement. grandementréduit. 14

2.4Étatdel'art

defaciliterleurconception. l'application. automatiquedulogicieletdumatériel. 16 effectuer. 17

2.5Analyse

comportementaled'unsystèmedonné.

Suivante.

3Outilsdedéveloppementutilisés

systèmesutilisantceprocesseur.

3.1Lecadred'applications.NET

20 sectionsonttiréesde[29]. compilées. suivantes.

VirtualExecutionSystem(VES

21
(JVM[26]danslaspécificationdeJava. exécuté. déterminé. 77

CommonTypeSystem(CTS

plupartdeslangages.

Figure3:LeCommonTypeSystem

23

Métadonnées

Attributs

24
lavaletirderetourd'uneméthode.

CommonIntermediateLanguage(CIL

pouvantêtrelancées).

TypeSous-typeDescription

valeurégalvrai. float32ValeurFlottantsimpleprécision. float64ValeurFlottantdoubleprécision. permise. intcodenonvérifiable. référence;codevérifiable.

TableauI:TypesdedonnéesduCIL

25

Gestionautomatiquedelamémoire

Assemblageetexécutablesportables

descriptif. fichier. 26

Sécurité

Codegéré

dansl'environnementd'exécutionde.NET.

3.1.2CommonLanguageRuntime(CLR

27
l'implémentationHotSpotdeJava[24]). •L'accèsauxmétadonnées •Lagestionautomatiquedelamémoire •Lagestiondelasécurité •Lagestiondesexceptions •Lacréationdynamiquedecode. •L'accèsauxmétadonnées. etDotGNU[10]. quelquepeup 28
environnement.

Programmesotirceenlangage

supportépar.NET (C#,VisualBasic.NET.etc.)

Environnement

d'exécutionNET _________________

Exécution

Figure4:Flotdedéveloppementavec.net

CILet métadonnées

Compilation(assemblage

Librairies

declasses

Exécution

29
produitn'estpastrèsoptimisé;

3.1.4Mécanismederéflexion

l'examiner. oName oFuliName oNamespace 30
oIsClass oIslnterface oIsAbstract oIsCOt1Object oIsEnum oIsSealed

OIsPublic.

lesinformationssuivantes oName oIsPrivate oIsPublic oIsStatic oIsConstructor oReturnType oGetParameters

OInvoke.

oName oFieldType oIsPubiic oIsPrivate oIsStatic oGetValue

OSetValue.

31

3.2LelangageCASM

synthétisésurunFPGA.

3.2.2CASM

32
commundiviseurd'Euclid(PGCD NOquotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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