Brevet FR3155931A1 — publié le 20250530

L’invention concerne un procédé de détermination d’une architecture matérielle cible adaptée à une application logicielle, le procédé comprenant des étapes consistant à : définir un premier jeu de données d’entrée (ID0) de l’application (AL2) ; exécuter l’application par un processeur (PRC) à partir du premier jeu d’entrée pour obtenir un premier jeu de données de sortie (OD0) ; exécuter plusieurs itérations comprenant chacune : sélectionner une donnée d’entrée ; générer un deuxième jeu d’entrée (ID1, ID2) à partir du premier jeu d’entrée, en modifiant la donnée d’entrée sélectionnée ; exécuter l’application à partir du deuxième jeu d’entrée pour obtenir un deuxième jeu de sortie (OD1, OD2) ; et calculer une métrique portant sur les premiers et deuxièmes jeux d’entrée et de sortie de l’itération ; calculer un score de parallélisation (PS) à partir des métriques calculées à chaque itération ; et déterminer l’architecture cible en fonction du score de parallélisation. Figure 3 Procédé de sélection d’une architecture matérielle pour la mise en œuvre d’une application logicielle La présente invention concerne la détermination d’une architecture matérielle adaptée à la mise en œuvre d’une application logicielle. Etat de la technique Les applications logicielles tendent à devenir de plus en plus complexes. En outre, il existe un grand nombre d’architectures matérielles, et notamment un grand nombre de microprocesseurs à simple cœur ou à cœurs multiples, de microcontrôleurs, de circuits logiques programmables tels que FPGA ("Field-Programmable Gate Array"), de systèmes sur puce (SOC – "Systems-On-Chip"), de processeurs graphiques (GPU – "Graphics Processing Unit"), et de moteurs d’intelligence artificielle. Ces architectures matérielles présentent chacune des avantages et des inconvénients. Lorsqu’une application logicielle doit être embarquée, il convient de déterminer l’architecture matérielle la mieux adaptée notamment en termes de vitesse d’exécution, de consommation électrique, et de besoin en ressources de calcul, et également en termes de coût de développement de l’application. Il est connu de déterminer de manière empirique, c’est-à-dire par expérimentation, l’architecture matérielle adaptée à la mise en œuvre la plus performante d’une application. A cet effet, l’application doit être exécutée sur différentes architectures matérielles cibles pour en évaluer les performances. Cette exécution peut être également simulée. Qu’elle soit simulée ou exécutée directement sur l’architectures cible, l’application doit être portée sur chacune d’entre elles, en prévoyant une adaptation et/ou une optimisation éventuelle préalable pour chaque architecture cible. Cette opération de portage peut nécessiter une réécriture de l’application dans un langage de programmation approprié dépendant de l’architecture cible, Cette approche, généralement appelée "analyse dynamique de programme" s’avère fastidieuse et coûteuse, et implique une connaissance détaillée de l’architecture cible et d’un langage de programmation adapté à celle-ci. Il est donc souhaitable de pouvoir déterminer facilement un type d’architecture matérielle qui soit le mieux adapté à une application logicielle donnée. En particulier, il est souhaitable de pouvoir déterminer un tel type d’architecture matérielle, sans avoir à connaitre une architecture matérielle particulière, ni un langage de programmation particulier. Il peut être également souhaitable de parvenir à ce résultat sans avoir à connaitre ou à déterminer la structure interne de l’application logicielle. Résumé Des modes de réalisation concernent un procédé de détermination d’une architecture matérielle cible pour mettre en œuvre une application logicielle comportant des données d’entrée et des données de sortie, le procédé comprenant des étapes consistant à : définir un premier jeu de valeurs d’entrée attribuant une valeur à chacune des données d’entrée de l’application logicielle ;exécuter l’application logicielle par un processeur à partir du premier jeu de valeurs d’entrée pour obtenir un premier jeu de valeurs de sortie attribuant une valeur à chacune des données de sortie de l’application logicielle ; exécuter plusieurs itérations, chaque itération comprenant des étapes consistant à : sélectionner une donnée d’entrée parmi les données d’entrée de l’application logicielle ; générer un deuxième jeu de valeurs d’entrée à partir du premier jeu de valeurs d’entrée ou d’un deuxième jeu de valeurs d’entrée généré lors d’une itération précédente, en modifiant la valeur de la donnée d’entrée sélectionnée, la donnée sélectionnée étant différente de données d’entrée sélectionnées lors d’itérations précédentes ; exécuter l’application logicielle par le processeur à partir du deuxième jeu de valeurs d’entrée pour obtenir un deuxième jeu de valeurs de sortie ; et calculer par le processeur un résultat de métrique portant sur les premiers jeux de valeurs d’entrée et de sortie et les deuxièmes jeux de valeurs d’entrée et de sortie de l’itération, le résultat de métrique représentant un impact d’une modification du premier jeu de valeurs d’entrée sur le premier jeu de valeurs de sortie ; calculer par le processeur un score de parallélisation à partir des résultats de métrique calculés à chaque itération ; et déterminer l’architecture matérielle cible en fonction du score de parallélisation. De cette manière, une architecture matérielle adaptée à une application logicielle définie peut être déterminée sans avoir à procéder à de multiples essais très coûteux d’exécution de l’application par différentes architectures. Il n’est pas non plus nécessaire d’analyser en détail le code de l’application pour évaluer des possibilités de mise en œuvre d’opérations parallèles, ni de connaitre en détail des architectures cibles. Le procédé peut être mis en œuvre par n’importe quel processeur, dès lors que ce dernier est compatible avec le langage de programmation et/ou le compilateur employé pour générer le code exécutable de l’application. Selon un mode de réalisation, le nombre d’itérations exécutées correspond à un nombre d’éléments dans les données d’entrée de l’application logicielle, chaque élément étant manipulable individuellement par le processeur. De cette manière, un grand nombre possibilités d’exécution en parallèle d’opérations de l’application peut être explorées et mises en évidence. Selon un mode de réalisation, la métrique calculée à l’aide d’une fonction appartient à un ensemble comprenant : une fonction de corrélation appliquée aux premier et deuxième jeux de valeurs, une fonction de calcul de rapport de signal sur bruit, une fonction de calcul d’un nombre de valeurs de sortie modifiées dans le deuxième jeu de valeurs de sortie par rapport au premier jeu de valeurs de sortie rapporté à un nombre de valeurs modifiées dans le deuxième jeu de valeurs d’entrée par rapport au premier jeu de valeurs d’entrée, une fonction de localisation d’éléments modifiés dans le deuxième jeu de sortie, une fonction de calcul d’un nombre de données, d’éléments ou de bits modifiés dans le deuxième jeu de valeurs de sortie, et une fonction de calcul de distance, maximum et/ou minimum entre des éléments modifiés dans le deuxième jeu de valeurs de sortie. Selon un mode de réalisation, le calcul du score de parallélisation comprend au moins l’un des calculs suivants : une somme des résultats de métrique, un calcul de moyenne des résultats de métrique, un calcul de variance ou d’écart type appliqué aux résultats de métrique, un calcul de distance euclidienne appliqué aux résultats de métrique, et un calcul de distance de type Manhattan, Minkowski et/ou Tcheychev appliqué aux résultats de métrique. Selon un mode de réalisation, l’architecture matérielle cible est sélectionnée parmi des éléments d’un ensemble d’architectures matérielles, une plage de valeurs de score de parallélisation étant attribuée à chaque élément de l’ensemble d’architectures matérielles. Ainsi, la sélection d’une architecture matérielle en fonction du score de parallélisation se trouve grandement simplifié. Selon un mode de réalisation, l’ensemble d’architectures matérielles comprend un microprocesseur à simple cœur, un microprocesseur à cœurs multiples, un processeur graphique et un circuit logique programmable. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend outre des étapes consistant à : générer à partir de l’application logicielle, un code exécutable adapté à l’architecture matérielle cible déterminée, et installer le code exécutable dans l’architecture matérielle cible, afin de produire un dispositif réalisant des fonctions offertes par l’application logicielle. Brève description des figures La présente invention sera bien comprise à l’aide de la description qui suit d’exemples de réalisation en référence aux figures annexées, dans lesquelles des signes de références identiques correspondent à des éléments structurellement et/ou fonctionnellement identiques ou similaires. FIG. 1 La ﬁgure 1 représente des étapes d’un procédé de détermination d’une architecture matérielle adaptée à la mise en œuvre d’une application logicielle, selon un mode de réalisation, FIG. 2 La ﬁgure 2 représente un exemple simplifié d’exécution d’une application logicielle à partir de différents jeux de données d’entrée, illustrant une étape d’évaluation de données de sortie du procédé, selon un mode de réalisation, FIG. 3 La ﬁgure 3 représente un exemple simplifié d’exécution d’une autre application logicielle à partir de différents jeux de données d’entrée, illustrant l’étape d’évaluation de données de sortie du procédé, selon un mode de réalisation, FIG. 4 La ﬁgure 4 représente un exemple simplifié d’exécution d’une autre application logicielle à partir de différents jeux de données d’entrée, illustrant l’étape d’évaluation de données de sortie du procédé, selon un mode de réalisation. Description détaillée La gure 1 représente des étapes S1 à S10 d’un procédé de détermination d’une architecture matérielle adaptée à la mise en œuvre d’une application logicielle ALG, selon un mode de réalisation. Les étapes S1 à S10 peuvent être exécutées par un processeur apte à exécuter l’application ALG. A l’étape S1, un jeu de valeurs de données d’entrée initial ID[0] est défini pour une application logicielle ALG. Dans ce qui suit, le terme "donnée" désigne un ensemble rassemblant un ou plusieurs éléments manipulables individuellement par le processeur PRC exécutant l’application logicielle. Ainsi chaque élément peut être constitué de un ou plusieurs bits, le nombre minimum de bits formant un élément constituant une caractéristique prédéfinie de l’architecture matérielle à définir. Par exemple, une donnée de type image ou une acquisition de signal est constituée d’éléments (pixels ou échantillons) formés de plusieurs bits. A l’étape S2, un jeu de valeurs de données de sortie initial OD[0] est calculé en exécutant l’application ALG à partir du jeu de valeurs de données d’entrée ID[0]. L’application ALG est donc disponible sous la forme de code exécutable ou interprétable. A l’étape S3, un index J est initialisé pour une première itération d’exécution des étapes S4 à S8. A l’étape S4, un jeu de valeurs de données d’entrée ID[J] est obtenu à l’aide d’une fonction de dérivation DER appliquée au jeu de valeurs d’entrée ID[0], de sorte que le jeu de valeurs d’entrée ID[J] est différent de tous les jeux de valeurs d’entrée ID[J] précédemment générés durant les exécutions précédentes de l’étape S4. A cet effet, la fonction de dérivation DER peut recevoir l’indice d’itération J. A l’étape S5, le jeu de valeurs d’entrée ID[J] est fourni à l’application ALG pour obtenir un jeu de valeurs de données de sortie correspondant OD[J]. A l’étape S6, une métrique ou un ensemble de métriques SC[J] est calculé pour l’itération J à l’aide d’une ou plusieurs fonctions de calcul de métrique FS appliquées aux jeux de valeurs d’entrée ID[J] et de sortie OD[J] de l’itération J et aux jeux de données initiaux de valeurs d’entrée ID[0] et de sortie OD[0]. A l’étape S7, l’indice J est incrémenté de 1. A l’étape S8, l’indice J est comparé à un nombre maximum d’itérations N à exécuter. Si la dernière itération d’indice N n’est pas exécutée, les étapes S4 à S8 sont à nouveau exécutées, sinon les étapes S9 et S10 sont exécutées. A l’étape S9, un score de parallélisation PS est calculé en appliquant une fonction de calcul d’un tel score aux valeurs de métrique SC[J] obtenues lors des exécutions successives de l’étape S6. A l’étape S10, une architecture matérielle TA est déterminée en fonction du score PS. Selon un mode de réalisation, l’architecture matérielle TA est spécifiée dans une table ATB référençant des architectures matérielles en fonction des valeurs possibles du score PS. La sélection d’une architecture matérielle en fonction du score PS peut être suivie de la génération d’un code exécutable adapté à l’architecture matérielle sélectionnée et de l’installation de ce code exécutable dans l’architecture matérielle, afin de produire un dispositif réalisant les fonctions offertes par l’application logicielle. La génération d’un code exécutable adapté à l’architecture matérielle sélectionnée peut comprendre la réécriture de l’application logicielle dans un langage approprié, avec éventuellement une réorganisation des opérations de l’application, en particulier dans le cas où l’architecture matérielle sélectionnée est capable d’exécuter des opérations simultanément ou en parallèle. La fonction de dérivation DER utilisée à l’étape S4 peut utiliser l’indice J reçu pour déterminer une donnée à modifier dans le jeu de valeurs d’entrée initial ID[0] pour générer le jeu de valeurs d’entrée ID[J]. Ainsi, le nombre maximum d’itérations N à exécuter peut correspondre au nombre de données d’entrée de l’application logicielle. Plus généralement, des combinaisons d’altérations possibles du jeu de valeurs d’entrée ID[0] sont déterminées. Le nombre maximum d’itérations N peut alors correspondre au nombre de ces combinaisons d’altération. Ainsi, dans certaines applications, il est possible de déterminer la totalité de ces combinaisons d’altération. La métrique SC[J] calculée à l’étape S6 peut comprendre une fonction de corrélation appliquée aux jeux de valeurs ID[J], OD[J], ID[0], OD[0], et/ou une fonction de calcul de ratio de signal sur bruit, et/ou une fonction de calcul du nombre de valeurs de sortie modifiées dans le jeu de sortie OD[J] par rapport au jeu de valeurs de sortie initial OD[0] rapporté au nombre de valeurs modifiées dans le jeu d’entrée ID[J] par rapport au jeu de valeurs d’entrée initial ID[0]. Plus simplement, la métrique calculée à l’étape S6 peut fournir un nombre de données, d’éléments ou de bits modifiés dans le jeu de sortie, et/ou une localisation des éléments modifiés dans le jeu de sortie, et/ou une distance, par exemple une distance maximum et/ou minimum entre les éléments modifiés dans le jeu de sortie. Plus généralement, la métrique calculée à l’étape S6 fournit un nombre représentant l’impact d’une modification du jeu d’entrée sur le jeu de sortie. Par exemple un résultat de métrique élevé peut traduire une faible modification du jeu de sortie. Le score de parallélisation PS calculé à l’étape S9 peut comprendre un calcul de distance entre les valeurs de métrique obtenues à chaque exécution de l’étape S6. Ce calcul de score peut comprendre une somme, et/ou un calcul de moyenne, et/ou un calcul de variance ou d’écart type et/ou un calcul de distance euclidienne, et/ou un calcul de distance de type Manhattan, Minkowski, et/ou Tcheychev. Le score de parallélisation PS est évalué pour toutes les métriques. Par exemple, un score élevé signifie que l’application logicielle ainsi analysée présente un faible niveau parallélisme, tandis qu'un score faible signifie que l’application logicielle ainsi analysée présente un fort niveau de parallélisme. Les architectures matérielles cibles peuvent être de type microprocesseur, circuit logique programmable, ou processeur graphique. La table ATB référençant des architectures matérielles en fonction des valeurs possibles du score PS peut associer une plage de valeurs du score PS à chacun de ces types d’architecture matérielle. Les ﬁgures 2 à 4 illustrent les étapes S2 et nombre maximum d’itérations N à exécuter S5 pour trois types d’applications logicielles AL1, AL2, AL3 exécutées par un processeur PRC. Les ﬁgures 2 à 4 présentent en particulier un exemple de jeu de valeurs de données d’entrée initial ID0 et le jeu de valeurs de données de sortie OD0 correspondant obtenu à l’étape S2, et des exemples de jeux de valeurs de données d’entrée ID1, ID2 utilisés respectivement lors de deux exécutions successives de l’étape S5 et des jeux de valeurs de données de sortie OD1, OD2 correspondants. Les jeux de valeurs d’entrée ID1, ID2 diffèrent du jeu de valeurs d’entrée initial ID0 en ce qu’une seule donnée d’entrée est modifiée. Dans les jeux de valeurs de sortie OD11, OD12 de la ﬁgure 2, correspondant aux jeux de valeurs d’entrée ID1, ID2, une seule donnée est modifiée par rapport au jeu de valeurs de sortie initial OD0. La ﬁgure 2 illustre donc le cas d’une application AL1 présentant un score de parallélisation faible. Il en résulte que l’architecture matérielle la plus adaptée à l’application AL1 peut être de type circuit logique programmable adapté aux applications logicielles pouvant être fortement parallélisées. Dans les jeux de valeurs de sortie OD12, OD22 de la ﬁgure 3, correspondant aux jeux de valeurs d’entrée ID1, ID2, quatre données sont modifiées par rapport au jeu de valeurs de sortie initial OD0. La ﬁgure 3 illustre donc le cas d’une application AL2 présentant un score de parallélisation plus élevé que celui de l’application AL1. Il en résulte que l’architecture matérielle la plus adaptée à l’application AL2 peut être de type processeur graphique. Dans les jeux de valeurs de sortie OD13, OD23 de la ﬁgure 4, correspondant aux jeux de valeurs d’entrée ID1, ID2, six données sont modifiées par rapport au jeu de valeurs de sortie initial OD0. La ﬁgure 4 illustre donc le cas d’une application AL3 présentant un score de parallélisation plus élevé que celui de l’application AL2 et qui peut donc être faiblement ou pas du tout parallélisée. Il en résulte que l’architecture matérielle la plus adaptée à l’application AL3 est de type microprocesseur à simple cœur exécutant un programme. 1. Procédé de détermination d’une architecture matérielle cible pour mettre en œuvre une application logicielle comportant des données d’entrée et des données de sortie, le procédé comprenant des étapes consistant à : définir un premier jeu de valeurs d’entrée (ID[0]) attribuant une valeur à chacune des données d’entrée de l’application logicielle (ALG) ; exécuter l’application logicielle par un processeur (PRC) à partir du premier jeu de valeurs d’entrée pour obtenir un premier jeu de valeurs de sortie (OD[0]) attribuant une valeur à chacune des données de sortie de l’application logicielle ; exécuter plusieurs itérations, chaque itération comprenant des étapes consistant à : sélectionner une donnée d’entrée parmi les données d’entrée de l’application logicielle ; générer un deuxième jeu de valeurs d’entrée (ID[J]) à partir du premier jeu de valeurs d’entrée ou d’un deuxième jeu de valeurs d’entrée généré lors d’une itération précédente, en modifiant la valeur de la donnée d’entrée sélectionnée, la donnée sélectionnée étant différente de données d’entrée sélectionnées lors d’itérations précédentes ; exécuter l’application logicielle par le processeur à partir du deuxième jeu de valeurs d’entrée pour obtenir un deuxième jeu de valeurs de sortie (OD[J]) ; et calculer par le processeur un résultat de métrique (SC[J]) portant sur les premiers jeux de valeurs d’entrée et de sortie et les deuxièmes jeux de valeurs d’entrée et de sortie de l’itération, le résultat de métrique représentant un impact d’une modification du premier jeu de valeurs d’entrée sur le premier jeu de valeurs de sortie ; calculer par le processeur un score de parallélisation (PS) à partir des résultats de métrique calculés à chaque itération ; et déterminer l’architecture matérielle cible en fonction du score de parallélisation. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nombre (N) d’itérations exécutées correspond à un nombre d’éléments dans les données d’entrée de l’application logicielle (ALG), chaque élément étant manipulable individuellement par le processeur (PRC). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la métrique (SC[J]) calculée à l’aide d’une fonction appartient à un ensemble comprenant : une fonction de corrélation appliquée aux premier et deuxième jeux de valeurs (ID[J], OD[J], ID[0], OD[0]), une fonction de calcul de rapport de signal sur bruit, une fonction de calcul d’un nombre de valeurs de sortie modifiées dans le deuxième jeu de valeurs de sortie (OD[J]) par rapport au premier jeu de valeurs de sortie (OD[0]) rapporté à un nombre de valeurs modifiées dans le deuxième jeu de valeurs d’entrée (ID[J]) par rapport au premier jeu de valeurs d’entrée (ID[0]), une fonction de localisation d’éléments modifiés dans le deuxième jeu de sortie, une fonction de calcul d’un nombre de données, d’éléments ou de bits modifiés dans le deuxième jeu de valeurs de sortie, et une fonction de calcul de distance, maximum et/ou minimum entre des éléments modifiés dans le deuxième jeu de valeurs de sortie. 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le calcul du score de parallélisation (PS) comprend au moins l’un des calculs suivants : une somme des résultats de métrique (SC[J]), un calcul de moyenne des résultats de métrique, un calcul de variance ou d’écart type appliqué aux résultats de métrique, un calcul de distance euclidienne appliqué aux résultats de métrique, et un calcul de distance de type Manhattan, Minkowski et/ou Tcheychev appliqué aux résultats de métrique. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’architecture matérielle cible est sélectionnée parmi des éléments d’un ensemble d’architectures matérielles, une plage de valeurs de score de parallélisation (PS) étant attribuée à chaque élément de l’ensemble d’architectures matérielles. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’ensemble d’architectures matérielles comprend un microprocesseur à simple cœur, un microprocesseur à cœurs multiples, un processeur graphique et un circuit logique programmable. 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre des étapes consistant à : générer à partir de l’application logicielle, un code exécutable adapté à l’architecture matérielle cible déterminée, et installer le code exécutable dans l’architecture matérielle cible, afin de produire un dispositif réalisant des fonctions offertes par l’application logicielle.