en fr Controlling execution time variability using COTS for Safety-critical systems Contrôler la variabilité du temps d’exécution en utilisant COTS pour les systèmes Safety-critical Report as inadecuate

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1 IEF - Institut d-électronique fondamentale 2 Thales Research and Technology Palaiseau

Abstract : While relying during the last decade on single-core Commercial Off-The-Shelf COTS architectures despite their inherent runtime variability, the safety critical industry is now considering a shift to multi-core COTS in order to match the increasing performance requirement. However, the shift to multi-core COTS worsens the runtime variability issue due to the contention on shared hardware resources. Standard techniques to handle this variability such as resource over-provisioning cannot be applied to multi-cores as additional safety margins will offset most if not all the multi-core performance gains. A possible solution would be to capture the behavior of potential contention mechanisms on shared hardware resources relatively to each application co-running on the system. However, the features on contention mechanisms are usually very poorly documented. In this thesis, we introduce measurement techniques based on a set of dedicated stressing benchmarks and architecture hardware monitors to characterize 1 the architecture, by identifying the shared hardware resources and revealing their associated contention mechanisms. 2 the applications, by learning how they behave relatively to shared resources. Based on such information, we propose a technique to estimate the WCET of an application in a pre-determined co-running context by simulating the worst case contention on shared resources produced by the application-s co-runners.

Résumé : Au cours de la dernière décennie, le domaine safety-critical s’appuie sur les Commercial Off-The-Shelf COTS architectures de mono-coeur malgré leur variabilité du temps d-exécution inhérent. Aujourd-hui, l-industrie safety-critical envisage la possibilité d-utilisation des COTS de multi-coeur en tenant compte de la demande croissante de performance. Cependant, le passage de mono-coeur à multi-coeur aggrave le problème de variabilité du temps d-exécution dû à la contention de ressources partagées. Les techniques standard pour gérer cette variabilité comme sur-approvisionnement de ressources ne peuvent pas être appliquées à multi-coeur en considérant que les safety-marges compenseront la plupart voire tout le gain de performance donné par les multi-coeurs. Une solution possible serait de capturer le comportement des mécanismes de contention potentielle sur les ressources partagées relativement à chaque application co-fonctionnant sur le système. Malheureusement, les caractéristiques sur les mécanismes de contention ne sont pas généralement clairement documentées. Dans la thèse, nous introduisons les techniques de mesure basées sur un ensemble de stressing benchmarks et les hardware monitors à caractériser 1 l-architecture en identifiant les ressources partagées et en étudiant leur mécanisme de contention. 2 les applications en étudiant comment elles se comportent relativement aux ressources partagées. Sur la base de ces informations, nous proposons une technique à estimer le WCET d-une application dans un co-running contexte prédéterminé en simulant le pire cas des contentions sur les ressources partagées produites par co-runners de l-application.

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Keywords : Hardware counters Multi-core

Mots-clés : Compteurs de performance WCET Multi-coeur Safety-critical

Author: Jingyi Bin -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/


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