Model-Driven Architecture Exploration for Fault Tolerance Improvement

Exploration architecturale pour la tolérance aux fautes

Thi-Tuyen Nguyen (1, 2)

1 IETR - Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique
2 CEA-TECH-Reg - CEA Tech en régions

Reliability becomes a very important feature in the design process of an embedded system. Therefore, the development of fault tolerance strategies is also among the priorities in the early design phases of embedded systems. This thesis aims to establish a framework that allows finding the best platform solution for a given application in heterogeneous MultiProcessor System-on-Chip (MPSoC) systems. The found solution must be integrated the fault tolerance. A new platform meta-model integrated the fault tolerance is presented that roles an infrastructure to build models. The models are then inputs to a Design Space Exploration process. From the user specification, explored dimensions include hardware choice, task mapping, data mapping, and fault-tolerance-strategy choice. A new solution is generated and evaluated in terms of execution time, cost and, reliability level. Then, an optimization process will explore the best solution among the design space. A new tool with a graphical user interface allows to model and run the DSE process. It simplifies the process by interacting with the user through the graphical interface and automating the process of exploring design space. Evaluation of heterogeneous MPSoC platform under the impact of transient and permanent faults is a very important part of the DSE to help designers choose the appropriate strategy fault tolerance regarding a compromise with the requirements of the application. Finally, case-studies are invested. Experimental results showed that the DSE framework provides an effective exploration of large design space.

La fiabilité devient une caractéristique très importante du processus de conception d’un système embarqué. Par conséquent, l'élaboration de stratégies de tolérance aux fautes fait également partie des priorités lors des premières phases de conception des systèmes embarqués. Cette thèse vise à établir un cadre permettant de trouver la meilleure solution de plate-forme pour une application donnée dans des systèmes multiprocesseurs hétérogènes. La solution trouvée doit être intégrée à la tolérance aux fautes. Un nouveau méta-modèle de plateforme intégrant la tolérance aux fautes est présenté qui joue le rôle d'infrastructure pour construire des modèles. Les modèles sont ensuite entrés dans un processus d'exploration de l'espace de conception. Dans la spécification utilisateur, les dimensions explorées incluent le choix du composant, le mapping des tâches, le mapping des données et le choix de la stratégie de tolérance aux fautes.Une nouvelle solution est générée et évaluée en matière de temps d'exécution, de coût et de niveau de fiabilité. Ensuite, un processus d'optimisation explore la meilleure solution parmi les espaces de conception. Un nouvel outil avec une interface utilisateur graphique permet de modéliser et d’exécuter le processus d’exploration. Il simplifie le processus en interagissant avec l'utilisateur via l'interface graphique et en automatisant le processus d'exploration de l'espace de conception. L'évaluation de la plate-forme MPSoC hétérogène sous l'impact de fautes transitoires et permanentes est une partie très importante de l’exploration pour aider des concepteurs à choisir la stratégie de tolérance aux fautes appropriée en ce qui concerne un compromis avec les exigences de l'application. Enfin, des études de cas sont investies. Les résultats expérimentaux ont montré que le cadre DSE fournit une exploration efficace de grands espaces de conception.

Mots clés: Model Driven Engineering; Design Space Exploration; Fault Tolerance; MPSoC

Mots clés: Ingénierie dirigée par les modèles; exploration de l'espace de conception; tolérance aux fautes; MPSoC

Domaines: Electronique; Autre

Thi-Tuyen Nguyen. Model-Driven Architecture Exploration for Fault Tolerance Improvement. Electronics. UNIVERSITE DE NANTES, 2019. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02378951⟩