Présentation générale et objectifs

La densité des circuits intégrés permet de réaliser des systèmes de traitement de l'information d'une très grande complexité dans un volume de matériel faible. Dans beaucoup de domaines d'application, il est impératif de mettre en oeuvre certains algorithmes, voire des systèmes entiers, directement sur silicium. Pour aboutir, une telle démarche requiert une grande maîtrise des différentes étapes de la conception des systèmes matériels, depuis la spécification de l'application envisagée jusqu'à la production des composants, leur assemblage et leur test.

La réalisation d'architectures spécifiques nécessite l'emploi de techniques variées -- spécification, simulation, vérification, validation, optimisation -- dans le but de produire rapidement une implantation matérielle correcte. Les recherches abordées dans le projet Api concernent les méthodes de conception et de réalisation d'architectures intégrées pour des applications spécifiques, pour des domaines d'application relevant du traitement du signal et de l'image ou de certains traitements de données. Il s'agit d'être capable de produire dans un delai minimum des systèmes matériels exempts de défauts, satisfaisant aux performances requises pour l'application. En outre, les méthodes étudiées doivent être indépendantes des technologies de réalisation physiques, et doivent pouvoir s'intégrer à des environnements et des langages de conception largement répandus. Le but du projet est d'assembler de façon cohérente des outils pour la spécification, la simulation -- si possible temps réel -- et la réalisation architecturale d'une application, permettant ainsi de valider des choix algorithmiques avant la mise en oeuvre matérielle proprement dite.

Plusieurs remarques guident notre recherche.

• Pour parvenir à traiter correctement la spécification et la synthèse d'architectures parallèles, il faut s'appuyer sur des modèles formels solides. Ceci justifie les recherches menées dans Api sur le langage Alpha fondé sur les équations récurrentes.
• Une application de traitement de signal ou d'image un tant soit peu complexe se décompose en deux niveaux : des blocs fonctionnels intensifs en calcul, et un niveau de contrôle entre ces blocs, peu exigeant en volume de calculs, mais très complexe en synchronisation du fait des nombreuses interactions entre blocs. Cette remarque amène à utiliser des formalismes différents pour chaque niveau, et nous conduit à étudier l'utilisation conjointe de langages flot de données synchrones (Signal par exemple) et de Alpha .
• La conception d'une architecture parallèle comporte de nombreuses étapes, et exige des simulations très coûteuses en temps, le plus souvent irréalisables sur des machines d'usage général. Ceci nous a conduit à imaginer des architectures semi-spécialisées réalisées à partir de briques de base matérielles et logicielles et permettant la mise en oeuvre rapide d'applications, pour les besoins de la simulation. L'étude du langage C-stolic et de sa compilation sur des architectures diverses se place dans ce contexte. La conception de processeurs pour la compression d'image, ou pour les calculs du génome vont aussi dans ce sens.
• Enfin, il ne saurait y avoir de méthodologie sans une expérience sérieuse d'applications réelles, en lien avec les concepteurs d'architectures. C'est pour cette raison qu'une part importante de l'activité du projet Api est consacrée à l'étude d'applications, essentiellement dans le domaine du traitement d'image et de la biologie moléculaire.