VPSim est un environnement de conception d’architectures numériques permettant la simulation et la validation rapide de systèmes complexes à des fins d’exploration de l’espace de conception. Il dispose d’une grande variété de modèles de processeurs et de périphériques et permet de modéliser une hiérarchie de mémoire complexe et d’en estimer les performances.
Les concepteurs de systèmes électroniques numériques font face à une multitude de choix architecturaux complexes et déterminants pour réussir à satisfaire les nombreuses exigences et contraintes de performance, de coût, de consommation, de dissipation thermique, d’encombrement, etc…
Issu des travaux d’ingénieurs-chercheurs du CEA-List spécialisés en systèmes embarqués, l’environnement VPSim répond au besoin d’aider les concepteurs à explorer rapidement les choix architecturaux de leurs systèmes pour aboutir à une solution optimisée. VPSim permet ainsi de satisfaire les contraintes en consommation, dissipation d’énergie, latence ou facteur de forme.
VPSim est un environnement de conception d’architectures numériques offrant l’exploration rapide de l’espace de conception, le prototypage virtuel et la validation à haut niveau (lors de la conception) de systèmes numériques complexes.
VPSim propose une approche holistique tout au long des phases de conception avec :
Il permet également d’estimer les propriétés extra-fonctionnelles telles que la puissance et la température. Enfin, grâce à la prise en charge de la norme FMI (Functional Mockup Interface), il peut s’interfacer avec des outils de simulation externe permettant la validation de systèmes cyberphysiques (CPS) complexes en prenant en compte le comportement de l’environnement physique.
Le composant de prototypage virtuel de VPSim exploite QEMU (logiciel libre de machine virtuelle, pouvant émuler un processeur ou d’autres architectures)pour fournir des modèles de processeurs et de périphériques rapides tout en étant capable de modéliser une hiérarchie mémoire complexe. La construction de prototype virtuel d’architecture, sur la base de composants existants, s’effectue grâce à une description Python, abstrayant la complexité sous-jacente, ce qui le rend idéal pour l’exploration de l’espace de conception.
De plus, l’équipe apporte aussi ses connaissances en développement de modèles notamment par des méthodes d’apprentissage. D’autre part, des méthodes d’exploration de l’espace de conception sont proposées pour une sélection efficace et automatique de solutions architecturales. L’équipe s’appuie sur ses expertises en recherche opérationnelle pour cela. Le tout dans l’objectif d’améliorer et d’accélérer la qualité de la conception au sein du laboratoire.
VPSim dispose de nombreux atouts :
VPSim cible quatre domaines d’application principaux :
VPSim est actuellement largement utilisé par des partenaires académiques et industriels au sein du projet European Processor Initiative (EPI) pour modéliser le MPSoC HPC à grande échelle et fournir une estimation des performances pendant les premières phases de conception.
VPSim permet d’accélérer la simulation du prototype virtuel de l’architecture de l’EPI. Il permet d’exploiter au mieux les performances des simulateurs de processeurs rapides (QEMU). La technologie offre des résultats significatifs : 154 % d’augmentation de la performance par rapport à une solution séquentielle, en termes de millions d’instructions simulées par seconde (MIPS).
Pour aller plus loin :
