Academic literature on the topic 'Prototypage matériel'

Cet article présente un nouvel enseignement en cours de mise en place à Grenoble INP dont l'objectif est de former les étudiants à la conception conjointe matérielle-logicielle de systèmes intégrés. L'objectif principal de ce nouvel enseignement est de donner à l'étudiant une vision plus claire de l'interaction entre le matériel et le logiciel et de l'impact d'un changement de l'un sur l'autre. La plateforme utilisée est libre de droit (Rocket Chip développée à Berkeley), elle est basée sur l'utilisation d'un processeur récent, d’architecture RISC-V et elle permet de faire du prototypage rapide et/ou d'aller jusqu'à l'implémentation physique sur FPGA ou ASIC. Cette flexibilité en fait un bon candidat comme outil pédagogique.

Les systèmes embarqués modernes utilisent souvent comme système d’exploitation Linux. Pour le DUT GEii, les architectures p-Soc (programmable-Systemonchip) trouvent grandement leur intérêt car elles permettent, en plus de l’apprentissage de ce système sur ses deux niveaux (user/kernel), d’entretenir et d’enrichir les connaissances acquises sur la description matérielle et l’informatique industrielle bas niveau. L’expérience menée ici décrit la plateforme développée dans ce cadre afin d’aborder d’une part les objectifs d’un système d’exploitation et de ses propriétés pour le développement d’applications de contrôle/commande en mode user, et d’autre part la conception de pilotes de périphériques du mode kernel sur des composants custom décrit en VHDL. Cet article traite aussi des prérequis nécessaires ainsi que des moyens indispensables à mettre en oeuvre par l’enseignant pour la mise en place de cet enseignement (prototypage rapide aussi bien au niveau matériel que logiciel).

<p style="text-align: justify;">Face au problème actuel de mesure du potentiel d'oxydoréduction du vin avec des électrodes classiques, les auteurs ont tenté de mettre au point un matériel et une méthode de mesure rapide, précise et fiable. L'appareillage prototype mis au point est capable de mesurer le potentiel d'oxydoréduction des milieux modèles avec une précision de ± 5 p. cent par rapport au potentiel théorique. La mesure du potentiel d'oxydoréduction dans le vin se stabilise en quelques minutes et l'étalonnage des électrodes reste constant après chaque manipulation. Enfin, les électrodes conservent, après plusieurs jours d'utilisation, une réponse satisfaisante à la loi de Nernst. En conséquence, les études sur le potentiel d'oxydoréduction dans le vin peuvent être envisagées avec des mesures en série et avec un bon degré de précision.</p>

RÉSUMÉ L'alimentation demeure une des activités de la vie quotidienne les plus importantes pour l'humain. Afin de mieux visualiser les composantes de la déglutition et d'en comprendre la physiologie, un modèle dynamique de déglutition a été conçu par trois étudiantes en ergothérapie à l'Université Laval. Le but de ce prototype en trois dimensions est de simplifier la compréhension et la visualisation du processus de déglutition. Présentement, très peu de matériels pédagogiques permettent de voir d'une façon dynamique les mouvements survenant lors de la déglutition. Dans un premier temps, le présent article décrit brièvement les trois phases de la déglutition. Par la suite, il fournit des informations techniques quant à la fabrication du modèle de déglutition afin de permettre aux lecteurs de le reproduire. Pour terminer, des suggestions se rapportant à l'application pédagogique et clinique du modèle sont proposées.

RESUMO: A Robótica tem sido utilizada em algumas pesquisas como recurso tecnológico inovador voltado para a Educação, de forma que a Robótica Livre vem contribuindo por ser mais acessível e permitir que as escolas possam trabalhar com essa tecnologia a partir da reutilização de materiais, outros de baixo custo e softwares livres. A partir dos conceitos defendidos pela Robótica Livre, foi desenvolvido por três estudantes do ensino médio/técnico em informática de uma escola pública, com a colaboração de uma discente da Universidade Federal da Paraíba, um teclado musical elétrico com o objetivo de proporcionar atividades educativas mais criativas e interativas, com o intuito de os alunos aprenderem mais alguns conhecimentos de Física e Programação relacionados ao protótipo. A partir do uso da observação participante como instrumento de pesquisa, verificou-se que esse tipo de prática pedagógica utilizando a Robótica como recurso favorece o ensino de tais matérias, além de proporcionar uma reflexão dos estudantes em relação à conscientização sobre o consumismo e o descarte de materiais. Dessa forma, a Robótica pode ser uma boa ferramenta inovadora a ser utilizada nas escolas, assim como pode mudar a postura dos estudantes como cidadãos. PALAVRAS-CHAVE: robótica livre; ensino de física; programação; tecnologia; Arduino. ABSTRACT: Robotics has been used in some researches as an innovative technological resource for Education, so that Free Robotics has been contributing to be more accessible and allow schools to work with this technology from the reuse of materials, low cost materials and free software. From the concepts defended by the Free Robotics, an electric musical keyboard was developed with the aim of providing more creative and interactive educational activities, so the students could acquire some more knowledge of Physics and Programming related to the prototype. This equipment has been developed by three high school students in public school, with the collaboration of a student of the Federal University of Paraíba - Brazil. From the use of participant observation as a research tool, it was verified that this type of pedagogical practice using Robotics as a resource favors the teaching of such subjects, in addition to providing a reflection of the students in relation to the awareness about consumerism and discarding of materials. In this way, Robotics can be a good innovative tool to be used in schools, as well as changing the posture of students as citizens. KEYWORDS: free robotics; physics teaching; programming; technology; Arduino.

En este artículo se presenta la construcción e implementación de las mejores combinaciones de los parámetros de diseño de las bandejas de aireación y el metabolismo microbiano; el cual, es efectivo cuando entra en contacto con la materia orgánica, secretando sustancias beneficiosas como vitaminas, ácidos orgánicos, minerales y fundamentalmente sustancias antioxidantes que mejoranla calidad organoléptica del agua. Por lo general, el sistema de bandejas es utilizado para el tratamiento final de agua potable, en esta investigación se esta evidenciando el metabolismo microbiano como una alternativa para el tratamiento de aguas domésticas. Esto ha llevado a determinar la densidad poblacional de microorganismos aerobios por medio de preenriquecimientos y enriquecimientos, curvas de crecimiento bacteriano y, posiblemente al final, identificaciones bioquímicas, las cuales son capaces de metabolizar la contaminación doméstica de estas aguas. El prototipo en agua potable funciona a la perfección cumpliendo las características a medir en este tipo de aguas, el problema radica en la incorporación del inó- culo de microorganismos eficientes en las bandejas para que actúen como un consorcio metabólico utilizando al oxígeno como fuente de energía, eliminando así los malos olores y aclarando el agua. Se esperaría que el material amortiguador de las bandejas, como el coque o el material que se escoja para este fin, sirva como inmovilizador de estos consorcios microbianos y ayude a evidenciarque el mantenimiento del prototipo se hace simultáneamente de forma física y biológica, es decir, en el momento que se lave el material amortiguador de las bandejas, así mismo se inocula otro consorcio de microorganismos eficientes. Según el estudio, la cantidad de microorganismos que se pueden adicionar en este prototipo es de 10 mL alcanzando a crear una biopelicula en la superficie del agua.AbstractThis study proposes to build and to enforce the best combination design parameters in aeration trays and microbial metabolism, which is effective when contacted with organic material throwing beneficial substances as vitamins, organic acids, minerals and above all things antioxidants substances improving organoleptic quality of water. Usually system trays is used to the final potable water treatment, in this case is showing microbial metabolism as a choice to the treatment in domestic sewage. This has been taken into account in determining population density of aerobic microorganisms through sowing and enriching the crop, bacterial growth curves and possibly at the end biochemical identifications, which are able metabolizing domestic sewage. The prototype in potable water works perfectly fulfilling all parameters to measure in this kind of water the problem lies in the incorporation of the inoculums to efficient organisms in the trays to act as a metabolic union using the oxygen as a source of energy, thus eliminating at least unpleasant odors, and clarifying the water. It is expected that the buffer material in the trays as the coke or the material that is eventually chosen for this purpose will serve as immobilizer of these microbial consortia and to help us to conclude that the maintenance of the prototype is being made simultaneously in physical form and biological, i.e. at the time to wash the buffer material in the trays as well same inoculated another consortium of microorganisms efficient. Apparently the amount of microorganisms that we can add in this prototype is 10 ml reaching to create a biofilm on the surface of the water.Resumoestudo, propomos a construção e implantação das melhores combinações com parâmetros de projeto desses tabuleiros de arejamento o e metabolismo microbiano, o que é eficaz quando entra em contato com matéria orgânica secretando substâncias benéficas, como as vitaminas, ácidos orgânicos, sais minerais e antioxidantes essencialmente melhorar a qualidade organoléptica da água. Normalmente, o sistema bandeja é utilizada para tratamento de água potável, no caso, é demonstrando o metabolismo microbiano como alternativa para o tratamento de efluentes domésticos. Isso levou a determinar a densidade da população de microorganismos aeróbios por meio de preenriquecimentos e enriquecimentos, curvas de crescimento bacteriano e, possivelmente, o último identificação bioquímica, que são capazes de metabolizar poluição doméstica dessas águas. O protótipo na água potável funciona na perfeição que preencham as características para medir este tipo de água, o problema reside na incorporação do inóculo para organismos eficientes em bandejas, para agir como um consórcio metabólica com o oxigênio como fonte de energia, eliminando, assim, pelo menos odores desagradáveis, e clarificação da água. A expectativa é que o material de buffer em tabuleiros como o coque ou o material, que é escolhida para o efeito, irá servir como imobilizador destes consórcios microbianos e a ajudar-nos a concluir que a manutenção do protótipo está sendo feita simultaneamente de forma física e biológica, ou seja, o tempo para lavar o material de buffer nas bandejas bem mesmo inoculadas outro consórcio de microorganismos eficientes. Aparentemente, a quantidade de microorganismos que possamosadicionar a este protótipo é de 10 mL para criar um biofilme sobre a superfície da água.

This paper presents the development of a Bricklaying Robot capable of building entire walls. This project was motivated by opportunity of automation in construction, which remains costly and inefficient. Several studies have described specialized robot for masonry works, most of them incorporating the human arm concept that requires complex programming and low productivity. In order to improve this model, an innovative concept of a short arm assembled into a lift platform was introduced in this paper. The robot was modeled in Solidworks®, followed by motion study and dynamic analysis to optimize the model. A prototype in 1/4 scale was built to demonstrate its feasibility, detecting and correcting flaws. The prototype was tested by programming servo motors using Arduino UNO hardware and C ++ code. Finally, robot kinematics was analyzed in a construction site scenario. Concordance between the virtual simulation and the experimental prototype results demonstrated the functionality and effectiveness of the proposed design. The invention of this Bricklaying Robot will represent a technological advancement in developing new mechanisms and codes, which may be responsible for increasing productivity and reducing risks of masonry construction. Future analysis of global bricklaying market might be conducted to prove its commercial viability. Cet article présente le développement d’un robot de maçonnerie capable de construire des murs entiers. Le projet est motivé par une grande possibilité pour l’automatisation dans le bâtiment, un domaine qui reste malsain, coûteux et inefficace. Plusieurs recherches discutent des robots spécialisés pour les travaux de maçonnerie ; la plupart de ces robots utilisent le modèle du bras humain, une conception qui nécessite la programmation complexe et présente une perte de productivité. Cet article a pour but d’améliorer le modèle courant en explorant une nouvelle conception d’un bras court, assemblé comme une plate-forme élévatrice. Ce robot a été conçu en Solidsorks®, et une étude de mouvement et une analyse dynamique ont été menées pour optimiser le modèle. Un prototype à l’échelle 1:4 a été conçu pour démontrer la faisabilité du robot, tout en détectant et corrigeant ses défauts. Le prototype a été évalué par la programmation des servomoteurs, en utilisant du matériel informatique d’Arduino UNO et le langage de programmation C ++. Finalement, la cinématique du robot a été analysée en un scénario de chantier de construction. La fonctionnalité et l’efficacité de la conception proposée ont été démontrées par la concordance entre la simulation virtuelle et les résultats du prototype expérimental. L’invention de ce robot de maçonnerie constituera une avance technologique dans l’étude et le développement de nouveaux mécanismes et des codes informatiques, qui permettront d’améliorer la productivité et réduire les risques de maçonnerie. Une analyse de marché mondial de maçonnerie peut être menée à l’avenir pour vérifier la viabilité commerciale du robot.

Cette thèse introduit un nouveau concept dans la vérification des circuits au niveau RTL : l'interopérabilité entre simulateurs HDL, émulateurs matériel et plateformes de prototypage. Cela permet de bénéficier, à la fois de l'excellente vitesse d'exécution des plateformes de prototypage et des capacités de déboguage, d'observabilité et contrôlabilité offertes par les émulateurs matériel et simulateurs HDL. L'idée principale consiste en la réalisation des tests sur une plateforme de prototypage rapide tout en réalisant périodiquement des sauvegardes de l'état du circuit. Lorsqu'une erreur apparait, le déboguage est réalisé, soit un émulateur rapide, soit un simulateur HDL économique: le test est alors rejoué à partir de la dernière sauvegarde d'état réalisée avant l'instant d'apparition du problème. Enfin, cette thèse présente un flot de prototypage, validé sur un circuit industriel «STM HLS25», permettant d'intégrer l'interopérabilité comme une fonctionnalité du circuit
This thesis defines a new concept in RTL verification: interoperability between HDL simulators, hardware emulators and hardware prototyping platforms. The main purpose is to benefit from both good speed of hardware prototyping platforms and de bug capabilities of hardware emulators and HDL simulators. To achieve this purpose, this thesis introduces the notion of design state. Then, a interoperability dedicated tool is presented. This tool add interoperability to design functionnalities. Thus, ail machines working at RTL level are interoperables with each others. The main idea of interoperability is to lunch tests on fast prototyping platforms while periodically saving design state. When a bug will be faced, debug will be performed using a fast emulator or a low cost HDL simulator. The test will restart from the last database saved just before bug time. Finally, this thesis introduce a new prototyping flow which was validated on an industrial design «STM HLS25»

Ce travail porte sur la conception d'un environnement permettant de concevoir avec efficacite des architectures mixtes materiel/logiciel. Pour cela, il a fallu prendre en consideration les problemes suivants : i) identification des mesures pour juger les systemes mixtes, ii) identification des manieres de comparer et de construire les systemes mixtes, selon leurs composants ou leurs proprietes, iii) prototypage des systemes par construction incrementale, en prenant en compte les mesures portant sur les configurations precedentes, afin de raffiner les versions successives des systemes a developper ainsi que les strategies de conception, iv) realisation d'un environnement integrant les outils de conception et de mesure, assurant la capitalisation des configurations. Nous proposons un environnement d'aide a la conception, qui permet de construire interactivement un systeme par la generation de configurations successives. Le prototypage est alors guide par l'analyse des mesures effectuees sur les configurations precedentes. Notre travail porte sur l'identification des notions, des concepts et des variables utiles au prototypage de systemes mixtes materiel/logiciel, permettant d'ameliorer les modeles de configurations et sur la construction d'un environnement permettant de superviser et de memoriser les tentatives de conception, en interaction avec les concepteurs. Une architecture a base d'agents est presentee afin de prendre en charge les operations de recherche d'une adequation entre un algorithme et une architecture, et une maquette a ete developpee pour illustrer l'utilisation d'un tel environnement. Il laisse les concepteurs dans la boucle de conception, ne les remplace pas, mais permet d'instrumenter certaines des taches de conception.

Ce travail de thèse porte sur l'élaboration de modèles de haut-niveau de systèmes pluridisciplinaires à base d'électronique. L'objectif est de réaliser des prototypes virtuels de ces systèmes et de vérifier formellement leur comportement dès les premières étapes du cycle de conception. Grâce à une approche descendante et au formalisme HiLeS, nous réalisons des représentations hiérarchiques qui associent des réseaux de Petri à un ensemble de blocs et de canaux interagissant mutuellement. Nous avons développé l'outil HiLeS Desiner pour rendre utilisable le formalisme avec plusieurs améliorations opérationnelles telles que le couplage avec un outil d'analyse de réseaux de Petri (TINA) et la compatibilité avec VHDL-AMS. Nous proposons donc, une plate-forme de conception amont autour de l'outil HiLeS Designer avec des passerelles vers TINA et VHDL-AMS. L'utilisation de cette plate-forme nous a permis d'identifier plusieurs perspectives de développement, notamment vers la conduite de projet.

Les composants MEMS impliquent de plus en plus des caractéristiques multi-physiques et multi-technologiques avec de nouvelles applications plus denses et plus « intelligentes ». Peu de langages ou de méthodes descriptions peuvent véritablement décrire et simuler la complexité de telles structures. Dans cette thèse, notre objectif a été l’élaboration de modèles comportementaux de haut-niveau permettant la simulation de structures intelligentes intégrées, dites « smart structures », à base de MEMS. Une méthodologie de « prototypage virtuel » a été choisie en se basant sur le langage VHDL-AMS, adapté à la modélisation de systèmes multi-physiques et multi-technologique. Nous avons développé une approche de modélisation d’un système de « micromanipulation fluidique » constitué à partir de MEMS en réseaux. Des modèles de simulation ont ainsi décrits au niveau « comportemental », puis « structurel comportemental » et « composants », avant d’être validés par comparaison expérimentale
The MEMS components involve more and more multi-physical and multi-technology features with new applications denser and more "intelligent". Few description languages or methods can truly describe and simulate the complexity of such structures. In this thesis, our goal has been the development of high-level behavioral models allowing the simulation of intelligence structures, called "smart structures", based on MEMS. A methodology of "virtual prototyping" based on VHDL-AMS was chosen. VHDL-AMS is adapted to the multi-physical and multi-technology modeling. We have developed an approach to modeling a "micromanipulation fluidics" system formed with a MEMS networks. The simulation models have described at "behavioral" level, then "structural behavioral" level and finally "components" level, before being validated by experimental comparison

Cette thèse se place dans le contexte de la modélisation haut niveau des architectures ainsi que dans le contexte de l'aide à la conception et à l'exploration d'architectures reconfigurables dynamiquement. Ce document présente la plate-forme de développement Mozaïc dont l'objectif est de permettre la conception d'architectures reconfigurables dynamiquement par l'introduction automatique de ressources matérielles dédiées et adaptées. Nous présentons également le langage de description haut niveau xMAML qui permet la spécification de l'architecture et de l'exploitation efficace des mécanismes précédemment présentés. Enfin, la dernière partie de ce document s'attache à présenter l'utilisation de la plate-forme Mozaïc et plus particulièrement les différentes phases de développement d'un décodeur WCDMA implémenté par reconfiguration dynamique sur deux architectures reconfigurables dynamiquement que sont les FPGA et le processeur reconfigurable DART
This thesis attempts to define an architectural description language for computer-aided design conception and exploration of dynamically reconfigurable architectures. This document presents the development framework Mozaïc which aims at designing dynamically reconfigurable architecture by automatic generation of the required hardware resources. In the first part of this document, we detail the dynamic reconfiguration concepts developed and used by Mozaïc. In a second part, we present the ADL xMAML which allows the description and the efficient exploration of the concepts presented in the first part. Parameters specific to dynamic reconfiguration have been added in ADL which is based on the MAML language. The last part of the document is dedicated to the presentation of the framework itself and especially on the dynamically reconfigurable implementation of a WCDMA decoder on both a FPGA architecture and on the DART architecture

Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire appliquent la notion de prototypage virtuel en VHDL-AMS à un système multicapteurs et multiutilisateurs de communication hertzienne émetteur/récepteur dans la bande libre ISM. La première partie présente un état de l'art de la conception système ainsi que les outils logiciels dédiés. Par suite, tous les étages numériques et analogiques sont développés sous le standard VHDL-AMS. Notre étude se focalise alors sur le choix de la topologie de l'organe de synchronisation et de poursuite, fonctions clés des communications à étalement de spectre. Afin de compléter les bibliothèques dédiées aux télécommunications en langage VHDL-AMS, un modèle de canal AWGN est proposé, intégrant un générateur de bruit (méthode mathématique de Box-Muller) et un module de retard paramétrable. Enfin, un prototype de tests est développé, basé sur une implantation des fonctions numériques dans un circuit FPGA, nous permettant d'évaluer les performances d'un tel système en terme de débit, de taux d'erreurs sur le bit et d'occupation matérielle
Today, requirements in system designs are extending more and more from electronic design (analogue and digital) to multidiscipline design. These current needs imply implementation of methodologies to optimize and to make the CAD product reliable. The recent VHDL-AMS standard seems to fit very well. This thesis presents an application of virtual prototype dedicated to a multisensor and multiuser DS-SS (Direct Sequence Spread Spectrum) transceiver system using ISM unlicensed band. The first part describes the state of the art of system design and software tools. After this, the whole digital and analogue stages will be developed under VHDL-AMS standard. Our study will focus on the synchronization and tracking entity topology choice, which are the main functions of a spread spectrum communication device. In order to complete VHDL-AMS library dedicated to telecommunication, a model of AWGN channel including a noise generator (Box-Muller method) will be proposed. Finally, a hardware prototype will be developped, based on digital function implantations in a FPGA chipset allowing to assess such a system data rate, bit error rate and size performances

L'objet de ces travaux de these est l'etude de la conception des systemes mixtes logiciels/materiels, et le prototypage de ces systemes sur des architectures multiprocesseurs (microprocesseur, asics, fpgas, etc..). Ce sujet de recherche fait partie de la synthese de systemes vlsi et de la conception mixte logicielle/materielle. Ces travaux traitent principalement des problemes de co-simulation, des architectures pour le co-design et de la communication logicielle/materielle. Afin d'atteindre ces objectifs, une methodologie permettant la co-simulation et la co-synthese du logiciel et du materiel dans un environnement unifie a ete developpee. Cette methodologie part d'une specification c-vhdl de haut niveau. Le modele c-vhdl est raffine au cours de plusieurs etapes de conception pour aboutir a un prototype fonctionnel valide sur une architecture multiprocesseurs modulaire et flexible. L'originalite de ce travail vient du fait que les memes specifications c-vhdl sont utilisees pour la co-simulation et la co-synthese. Cela est realise grace a un style de description independant de l'architecture cible. La combinaison de l'utilisation des outils de conception disponibles et de la methodologie proposee permet de concevoir des applications de plus en plus complexes. Cette methodologie est validee par la realisation d'une application d'un systeme de commande de moteur base sur la logique floue. La conception de cette application part d'une description c-vhdl. Ce systeme est valide en premier lieu par la co-simulation, puis par les differentes etapes de synthese pour aboutir finalement a un prototype fonctionnel. Ce prototype est transpose sur une plate-forme comportant des modules logiciels et materiels (microprocesseur plus des fpgas)

Les matériaux photorefractifs sont ici mis en oeuvre pour l'analyse sans contact des très faibles vibrations engendrées en surface d'une pièce mécanique brute et donc rugueuse. Nous réalisons un couplage entre un faisceau de référence et un faisceau signal issu de la surface vibrante et construisons, grâce a l'effet photorefractif, un oscillateur local qui va interférer en teinte plate avec le faisceau signal transmis quelle que soit la structure spatiale de ce dernier. De plus, le matériau photorefractif va s'adapter aux phénomènes lents, correspondant a des vibrations parasites ou a des déréglages du système, tout en restant sensible aux vibrations de hautes fréquences (ultrasons). Le cdte:v est le matériau photorefractif que nous avons choisi. Il présente des performances adaptées a notre application sur une plage de longueur d'onde comprise entre un et un virgule cinquante-cinq micromètre. Nous présentons une étude des propriétés photorefractives de ce matériau et en particulier une méthode qui nous a permis de déterminer avec précision la densité effective de pièges des échantillons testés. Nous avons ensuite mis au point un senseur photorefractif qui présente des sensibilités comparables a celles des techniques classiques qui elles ne fonctionnent qu'avec des ondes planes. Pour cela, nous avons applique un champ électrique continu au cristal photorefractif afin de mettre en quadrature le signal transmis et l'oscillateur local. Un avantage de cette technique sous champ est la très faible influence du phénomène de compétition electron-trou, présent dans nos cristaux, permettant une réponse indépendante de la longueur d'onde utilisée. Enfin, nous travaillerons en régime d'atténuation car on évite ainsi un phénomène de résonance gênant tout en accédant a la même sensibilité qu'en régime d'amplification

De part leur capacité de reconfiguration et les performances qu’ils offrent, les FPGAs sont de bons candidats pour accélérer des applications dans le Cloud. Cependant, les FPGAs présentent certaines caractéristiques qui font obstacle à leur utilisation dans le Cloud et leur adoption par les clients : premièrement, la programmation des FPGAs se fait à bas niveau et demande une certaine expertise, que n’ont pas nécessairement les clients habituels du Cloud. Deuxièmement, les FPGAs ne présentent pas de mécanismes natifs permettant leur intégration dans le modèle de gestion dynamique d’une infrastructure Cloud.Dans ce travail, nous proposons d’utiliser des architectures overlay afin de faciliter l’adoption, l’intégration et l’exploitation de FPGAs dans le Cloud. Les overlays sont des architectures reconfigurables elles-mêmes implémentée sur FPGA. En tant que couche d’abstraction matérielle placée entre le FPGA et les applications, les overlays permettent de monter le niveau d’abstraction du modèle d’exécution présenté aux applications et aux utilisateurs, ainsi que d’implémenter des mécanismes facilitant leur intégration et leur exploitation dans une infrastructure Cloud.Ce travail présente une approche verticale adressant tous les aspects de la mise en œuvre d’overlays dans le Cloud en tant qu’accélérateurs reconfigurables par les clients : de la conception et l’implémentation des overlays, leur intégration sur des plateformes FPGA commerciales, la mise en place de leurs mécanismes d’exploitation, jusqu’à la réalisationde leurs outils de programmation. L’environnement réalisé est complet, modulaire et extensible, il repose en partie sur différents outils existants, et démontre la faisabilité de notre approche
Due to their reconfigurable capability and the performance they offer, FPGAs are good candidates for accelerating applications in the cloud. However, FPGAs have some features that hinder their use in the Cloud as well as their adoption by customers : first, FPGA programming is done at low level and requires some expertise that usual Cloud clients do not necessarily have. Secondly, FPGAs do not have native mechanisms allowing them to easily fit in the dynamic execution model of the Cloud.In this work, we propose to use overlay architectures to facilitate FPGA adoption, integration, and operation in the Cloud. Overlays are reconfigurable architectures synthesized on FPGA. As hardware abstraction layers placed between the FPGA and applications, overlays allow to raise the abstraction level of the execution model presented to applications and users, as well as to implement mechanisms making them fit in a Cloud infrastructure.This work presents a vertical approach addressing all aspects of overlay operation in the Cloud as reconfigurable accelerators programmable by tenants : from designing and implementing overlays, integrating them on commercial FPGA platforms, setting up their operating mechanisms, to developping their programming tools. The environment developped in this work is complete, modular and extensible, it is partially based on several existing tools, and demonstrate the feasibility of our approach