Les travaux de cette thèse s'intéressent aux problèmes de performance et de coût des architectures MPSoC à base de NoC, en tirant parti des possibilités offertes par les technologies d'intégration 3D. Plusieurs contributions originales sont proposées. Tout d'abord, une étude approfondie à propos des différentes granularités de partitionnement au sein des circuits 3D est réalisée. En se basant sur cette analyse, ce travail de thèse est orienté aux architectures 3D partitionnées au niveau des blocs macroscopiques. Ainsi, la contribution de l'intégration 3D est limitée aux interconnexions verticales inter-blocs. Afin d'améliorer les performances de ces interconnexions, une topologie hiérarchique de NoC est proposée pour diminuer la latence et augmenter le débit des communications au sein des architectures 3D partitionnées au niveau des macro-blocs. D'autre part, un modèle au niveau du système est présenté pour évaluer et comparer les coûts des différentes options technologiques de l'intégration 3D. Partant de cette évaluation, nous proposons une architecture multiprocesseur reconfigurable empilable pour les applications de télécommunication 4G, en tenant compte des problèmes de coût. / This PhD research is intended to deal with cost and performance issues of NoC-based MPSoC architectures by taking advantage of the opportunities offered by 3D integration technologies. Several original contributions are proposed. First, a deep investigation of the different partitioning granularities within 3D circuits is performed. Based on this analysis, this PhD work is oriented to focus on core-level partitioned 3D architectures, and then to restrict the contribution of 3D stacking to the global inter-block vertical interconnections. To enhance the performance of global interconnect architectures, a hierarchical NoC topology is proposed to improve communication latency and throughput within core-partitioned 3D architectures. On the other hand, a system-level cost analysis model is presented to assess and compare several 3D integration technology options. Based on this evaluation, we propose a cost-aware stackable reconfigurable multiprocessor NoC-based architecture to address the requirement of 4G telecom applications.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une convention industrielle de formation par la recherche (CIFRE) entre le laboratoire Hubert Curien et l’entreprise Pattyn Bakery Division. L’objectif de ces travaux est le développement d’un système de détection de trait laser sur FPGA (Field Programmable Gate Array) qui soit plus performant que système actuel de l’entreprise. Dans l’industrie, les concepteurs de systèmes de vision doivent pouvoir créer et modifier facilement leurs systèmes afin de pouvoir les adapter aux besoins de leurs clients et aux évolutions technologiques. Ainsi les opérateurs développés doivent être génériques afin de permettre aux concepteurs de modifier le système de vision sans nécessairement avoir de compétences matérielles. Les concepteurs doivent également pouvoir être en mesure d’estimer quelles seront les ressources utilisées par l’opérateur en cas modifications du système : paramètres de l’application, capteur, famille de FPGA... Dans ce manuscrit, les principaux algorithmes de détection de trait laser ainsi que leurs propriétés ont été étudiés. Un opérateur de détection de trait laser a été choisi et développé. L’implantation de cet opérateur sur une caméra-FPGA du marché a permis d’obtenir un premier prototype fonctionnel. Les performances temporelles de ce nouveau système sont quatre fois supérieures à celles du système actuellement utilisé par l’entreprise. Le nouveau système est capable de traiter jusqu’à 2500 images par seconde. Enfin, les modèles de la consommation des ressources permettent de dimensionner une architecture à partir d’un ensemble de paramètres prédéfinis de manière rapide et sans faire de synthèses. Le paramètre auquel les concepteurs doivent prêter le plus d’attention est le niveau de parallélisme des données. Ce paramètre permet d’exploiter les capacités de parallélisme du FPGA en consommant plus de ressources. Cependant, les ressources du FPGA sont limitées et augmenter le niveau de parallélisme peut induire la nécessité de changer de FPGA. Le système et les données fournies permettront à l’entreprise d’adapter le système de vision selon les besoins futurs des clients en les guidant vers le choix du matériel / This thesis is part of an industrial research training agreement (CIFRE) between the Hubert Curien laboratory and the company Pattyn Bakery Division. The goal of this work is the development of an FPGA laser line detection system that is more efficient than the current system of the company. In the industry, vision system designers need to be able to easily create and modify their systems in order to adapt them to their customers’ needs and technological developments. Thus developed operators must be generic to allow designers to change the vision system without necessarily having material skills. Designers must also be able to estimate what resources will be used by the operator in case of system changes : application parameters, sensor, family of FPGAs ... In this manuscript, the main laser line detection algorithms and their properties have been studied. A laser line detection operator was chosen and developed. The implementation of this operator on an FPGA-camera from market has resulted in a first functional prototype. The time performance of this new system is four times that of the system currently used by the company. The new system is able to process up to 2500 frames per second. Finally, resource consumption models makes it possible to size an architecture from a set of predefined parameters quickly and without synthesizing. The parameter to which designers must pay the most attention is the level of parallelism of the data. This parameter makes it possible to exploit the parallelism capabilities of the FPGA by consuming more resources. However, the resources of the FPGA are limited and increasing the level of parallelism can induce the need to change the family of FPGAs. The system and the data provided will enable the company to adapt the vision system to the future needs of customers by guiding the choice of equipment.