Méthodes de conception et architectures de tissus de calcul reconfigurables pour applications dans des centres de traitement de données

 

Yvon Savaria

École Polytechnique

 

Domaine : technologies de l'information et des communications

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2015-2016

Les centres de traitement de données (CTD), implantés par des milliers de serveurs équipés de processeurs conventionnels, constituent aujourd'hui plus de 10% du bilan énergétique aux USA. Des travaux antérieurs démontrent que l'on peut réduire considérablement la consommation d'énergie d'une application en utilisant des circuits spécialisés pour la tâche à réaliser. D'autres travaux très récents menés par Microsoft démontrent que la technologie FPGA (Field Programmable Gate Array) est aujourd'hui capable d'augmenter considérablement (un facteur de 40 est rapporté par Microsoft) la puissance de calcul des CTD pour une augmentation de seulement 10% de la consommation d'énergie. Toutefois, l'utilisation des FPGA demande beaucoup d'expertise et de temps de conception en comparaison aux approches purement logicielles.

Nous proposons une méthodologie de conception sur FPGA à plusieurs niveaux de configuration. Au plus bas niveau, quelques experts en conception d'architecture pour FPGA spécifieront un tissu de calcul constitué d'un groupe de processeurs (éventuellement spécialisés), combinés à des moyens de communication, que l'on appelle parfois un réseau sur puce (Network on Chip), au sein desquels ils pourront insérer des blocs de logique dédiée qui peuvent soutenir autant la communication que le calcul. À un niveau de configuration plus élevé, des concepteurs de logiciel pourront configurer et programmer l'architecture pour s'adapter aux algorithmes qui seront implantés sur le tissu de calcul.

La méthodologie proposée vise donc à rendre la technologie FPGA aussi aisée à utiliser qu'un processeur conventionnel par des informaticiens, afin d'exploiter le plus largement possible leur puissance de calcul et leur faible consommation d'énergie dans le contexte des CTD.