DKPN: A Composite Dataflow/Kahn Process Networks Execution Model

International audienceTo address the high level of dynamism and variability in modern streaming applications (e.g. video decoding) as well as the difficulties in programming heterogeneous MPSoCs, we propose a novel execution model based upon both dataflow and Kahn process networks. This paper presents the semantics and properties of this hierarchical and parametric model, called DKPN. Parameters are classified and it is shown that hints can be derived to improve the execution. A scheduler framework and policies to back the model are also exposed. Experiments illustrate the benefits of our approach

Visualization and thermodynamic encoding of single-molecule partition functions

Ensemble averaging of molecular states is fundamental for the experimental determination of thermodynamic quantities. A special case occurs for single-molecule investigations under equilibrium conditions, for which free energy, entropy and enthalpy at finite-temperatures are challenging to determine with ensemble-averaging alone. Here, we provide a method to access single-molecule thermodynamics, by confining an individual molecule to a nanoscopic pore of a two-dimensional metal-organic nanomesh, where we directly record finite-temperature time-averaged statistical weights using temperature-controlled scanning tunneling microscopy. The obtained patterns represent a real space equilibrium probability distribution. We associate this distribution with a partition function projection to assess spatially resolved thermodynamic quantities, by means of computational modeling. The presented molecular dynamics based Boltzmann weighting model is able to reproduce experimentally observed molecular states with high accuracy. By an in-silico customized energy landscape we demonstrate that distinct probability distributions can be encrypted at different temperatures. Such modulation provides means to encode and decode information into position-temperature space or to realize nanoscopic thermal probes.Comment: 20 Pages Main text, 5 Figures. 10 Pages Annexed tex

X-ray magnetic circular dichroism in (Ge,Mn) compounds: experiments and modeling

X-ray absorption (XAS) and x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectra at the L$_{2,3}$ edges of Mn in (Ge,Mn) compounds have been measured and are compared to the results of first principles calculation. Early \textit{ab initio} studies show that the Density Functional Theory (DFT) can very well describe the valence band electronic properties but fails to reproduce a characteristic change of sign in the L$_{3}$ XMCD spectrum of Mn in Ge$_3$Mn$_5$, which is observed in experiments. In this work we demonstrate that this disagreement is partially related to an underestimation of the exchange splitting of Mn 2$p$ core states within the local density approximation. It is shown that the change in sign experimentally observed is reproduced if the exchange splitting is accurately calculated within the Hartree-Fock approximation, while the final states can be still described by the DFT. This approach is further used to calculate the XMCD in different (Ge,Mn) compounds. It demonstrates that the agreement between experimental and theoretical spectra can be improved by combining state of the art calculations for the core and valence states respectively.Comment: 8 page

Interface-driven phase separation in multifunctional materials: the case of GeMn ferromagnetic semiconductor

We use extensive first principle simulations to show the major role played by interfaces in the mechanism of phase separation observed in semiconductor multifunctional materials. We make an analogy with the precipitation sequence observed in over-saturated AlCu alloys, and replace the Guinier-Preston zones in this new context. A new class of materials, the $\alpha$ phases, is proposed to understand the formation of the coherent precipitates observed in the GeMn system. The interplay between formation and interface energies is analyzed for these phases and for the structures usually considered in the literature. The existence of the alpha phases is assessed with both theoretical and experimental arguments

List Scheduling in Embedded Systems under Memory Constraints

International audienceVideo decoding and image processing in embedded systems are subject to strong resource constraints, particularly in terms of memory. List-scheduling heuristics with static priorities (HEFT, SDC, etc.) being the oft-cited solutions due to both their good performance and their low complexity, we propose a method aimed at introducing the notion of memory into them. Moreover, we show that through appropriate adjustment of task priorities and judicious resort to insertion-based policy, speedups up to 20\% can be achieved. Lastly, we show that our technique allows to prevent deadlock and to substantially reduce the required memory footprint compared to classic list-scheduling heuristics.Le décodage vidéo et le traitement d'image dans les systèmes embarqués sont sujets à de fortes contraintes de ressources, particulièrement en termes de mémoire. Les heuristiques d'ordonnancement de liste à priorités statiques (HEFT, SDC,...) étant les solutions les plus souvent citées en raison à la fois de leurs bonnes performances et de leur faible complexité, nous proposons une méthode visant à y introduire la notion de mémoire. De plus, nous montrons que par le biais d'un ajustement adapté des priorités des tâches et d'un recours judicieux à l'insertion, des accélérations jusqu'à 20% peuvent être obtenues. Enfin, nous montrons que notre technique permet d'empêcher les interblocages et de réduire significativement l'empreinte mémoire requise comparé à des heuristiques d'ordonnancement de liste classiques

List Scheduling in Embedded Systems Under Memory Constraints

International audienceVideo decoding and image processing in embedded systems are subject to strong resource constraints, particularly in terms of memory. List-scheduling heuristics with static priorities (HEFT, SDC, etc.) being the oft-cited solutions due to both their good performance and their low complexity, we propose a method aimed at introducing the notion of memory into them. Moreover, we show that through adequate adjustment of task priorities and judicious resort to insertion-based policy, speedups up to 20% can be achieved. We also show that our technique allows to prevent deadlock and to substantially reduce the required memory footprint compared to classic list-scheduling heuristics. Lastly, we propose a methodology to assess the appropriateness of dynamic scheduling in this context

Ordonnancement de liste dans les systèmes embarqués sous contrainte de mémoire

National audienceLe décodage vidéo et le traitement d'image dans les systèmes embarqués sont soumis à de fortes contraintes de ressources, notamment en termes de mémoire. Les heuristiques d'ordonnancement de liste à priorités statiques (HEFT, SDC, etc.) étant souvent citées pour à la fois leurs bonnes performances et leur faible complexité, nous proposons une méthode visant à y introduire la notion de mémoire. De plus, nous montrons que par un ajustement adéquat des priorités des tâches et un recours judicieux à l'insertion, il est possible d'obtenir des accélérations au-delà de 20 %. Enfin, nous proposons une méthodologie visant à évaluer l'opportunité de recourir à un ordonnancement dynamique dans ce cadre

Étude théorique de la structure et de la stabilité des alliages GeMn dans le cadre de la spintronique. Un prototype de semiconducteur magnétique confronté aux résultats expérimentaux.

Spintronics has allowed many major breakthroughs but the remaining issue of spin injection prevents its wider spread to microelectronics. Diluted Magnetic Semiconductors (DMS) have been suggested as a possible workaround, but it appears difficult to apply to IV-type Semiconductors, because of the low solubility of transition metals, that tend to clusterize. In this work, we concentrate on the germanium manganese system, and on the atomic structure of precipitates which seem coherent with the Ge matrix, and which magnetic, chemical ans structural properties don't match those of any known compound. We have used in this work ab initio simulation methods in the DFT approach, along with pseudopotential PAW formalism. First, we generate needed pseudopotentials for Ge and Mn. Then we show using a thermodynamic study that first principle methods are able to reproduce the (x,T=0) phase diagram of the Ge(x)Mn(1-x) system. Next we study simple defects of Mn in the Ge matrix, along with their possible clusterisation, and show that a defect concentration on the diamond lattice cannot account for experimental observations. Finally, we show that some ordered compounds derived from neighbour systems are metastable in GeMn, and compatible with experimental observations. Thanks to a complete study of interfaces with diamond Ge, we can explain the stability of Mn-rich (33%) nanocolumns embedded in a pure Ge matrix. Besides, we compare the simulated properties of the proposed compounds with experimental measurements for : Curie temperature, XAS spectra, but also X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM).La spintronique a déjà permis plusieurs avancées majeures mais le problème de l'injection de spin s'oppose encore à son utilisation généralisée en microélectronique. Le concept de semi-conducteur magnétique dilué (DMS) a été envisagé comme solution, mais s'avère difficile à appliquer aux semi-conducteurs de type IV, dans lesquels les atomes magnétiques sont très peu solubles et forment des précipités. Nous nous sommes intéressé dans ce travail au système germanium manganèse, et à la structure de certains précipités particuliers, qui semblent cohérents avec la matrice de Ge, et dont les caractéristiques magnétiques, chimiques et structurales ne correspondent à aucun composé connu. Nous avons utilisé dans ce travail des outils simulation de type ab initio par l'approche DFT avec utilisation de pseudopotentiels PAW. Nous générons dans un premier temps des pseudopotentiels nécessaires pour le Ge et le Mn. Puis nous montrons grâce à une étude thermodynamique que les méthodes premier principe permettent de reproduire le diagramme de phase (x,T=0) du système Ge(x)Mn(1-x). Nous étudions ensuite les défauts ponctuels de Mn dans la matrice de Ge et leur possibles agglomérations, et montrons qu'une "condensation" de défauts sur le réseau diamant ne peut pas expliquer les observations expérimentales. Enfin, nous montrons que certains composés ordonnés dérivés de systèmes proches sont métastables dans GeMn, et cette fois compatibles avec les mesures. Grâce à une étude complète des interfaces avec le Ge diamant, nous parvenons à expliquer la stabilité de nanocolonnes riches en Mn (33%) dans une matrice de Ge pur. Nous comparons par ailleurs les propriétés simulées de nos composés à l'expérience : température de Curie, spectre XAS, mais aussi diffraction de rayon X et microscopie électronique à transmission (TEM)

Étude théorique de la structure et de la stabilité des alliages GeMn dans le cadre de la spintronique. Un prototype de semiconducteur magnétique confronté aux résultats expérimentaux.

Spintronics has allowed many major breakthroughs but the remaining issue of spin injection prevents its wider spread to microelectronics. Diluted Magnetic Semiconductors (DMS) have been suggested as a possible workaround, but it appears difficult to apply to IV-type Semiconductors, because of the low solubility of transition metals, that tend to clusterize. In this work, we concentrate on the germanium manganese system, and on the atomic structure of precipitates which seem coherent with the Ge matrix, and which magnetic, chemical ans structural properties don't match those of any known compound. We have used in this work ab initio simulation methods in the DFT approach, along with pseudopotential PAW formalism. First, we generate needed pseudopotentials for Ge and Mn. Then we show using a thermodynamic study that first principle methods are able to reproduce the (x,T=0) phase diagram of the Ge(x)Mn(1-x) system. Next we study simple defects of Mn in the Ge matrix, along with their possible clusterisation, and show that a defect concentration on the diamond lattice cannot account for experimental observations. Finally, we show that some ordered compounds derived from neighbour systems are metastable in GeMn, and compatible with experimental observations. Thanks to a complete study of interfaces with diamond Ge, we can explain the stability of Mn-rich (33%) nanocolumns embedded in a pure Ge matrix. Besides, we compare the simulated properties of the proposed compounds with experimental measurements for : Curie temperature, XAS spectra, but also X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM).La spintronique a déjà permis plusieurs avancées majeures mais le problème de l'injection de spin s'oppose encore à son utilisation généralisée en microélectronique. Le concept de semi-conducteur magnétique dilué (DMS) a été envisagé comme solution, mais s'avère difficile à appliquer aux semi-conducteurs de type IV, dans lesquels les atomes magnétiques sont très peu solubles et forment des précipités. Nous nous sommes intéressé dans ce travail au système germanium manganèse, et à la structure de certains précipités particuliers, qui semblent cohérents avec la matrice de Ge, et dont les caractéristiques magnétiques, chimiques et structurales ne correspondent à aucun composé connu. Nous avons utilisé dans ce travail des outils simulation de type ab initio par l'approche DFT avec utilisation de pseudopotentiels PAW. Nous générons dans un premier temps des pseudopotentiels nécessaires pour le Ge et le Mn. Puis nous montrons grâce à une étude thermodynamique que les méthodes premier principe permettent de reproduire le diagramme de phase (x,T=0) du système Ge(x)Mn(1-x). Nous étudions ensuite les défauts ponctuels de Mn dans la matrice de Ge et leur possibles agglomérations, et montrons qu'une "condensation" de défauts sur le réseau diamant ne peut pas expliquer les observations expérimentales. Enfin, nous montrons que certains composés ordonnés dérivés de systèmes proches sont métastables dans GeMn, et cette fois compatibles avec les mesures. Grâce à une étude complète des interfaces avec le Ge diamant, nous parvenons à expliquer la stabilité de nanocolonnes riches en Mn (33%) dans une matrice de Ge pur. Nous comparons par ailleurs les propriétés simulées de nos composés à l'expérience : température de Curie, spectre XAS, mais aussi diffraction de rayon X et microscopie électronique à transmission (TEM)

Etude théorique de la structure et de la stabilité des alliages GeMn dans le cadre de spintronique (un prototype de semiconducteur magnétique confronté aux résultats expérimentaux)

La spintronique a déjà permis plusieurs avancées majeures mais le problème de l'injection de spin s'oppose encore à son utilisation généralisée en microélectronique. Le concept de semi-conducteur magnétique dilué (DMS) a été envisagé comme solution, mais s'avère difficile à appliquer aux semi-conducteurs de type IV, dans lesquels les atomes magnétiques sont très peu solubles et forment des précipités. Nous nous sommes intéressé dans ce travail au système germanium manganèse, et à la structure de certains précipités particuliers, qui semblent cohérents avec la matrice de Ge, et dont les caractéristiques magnétiques, chimiques et structurales ne correspondent à aucun composé connu. Nous avons utilisé dans ce travail des outils simulation de type ab initio par l'approche DFT avec utilisation de pseudopotentiels PAW. Nous générons dans un premier temps des pseudopotentiels nécessaires pour le Ge et le Mn. Puis nous montrons grâce à une étude thermodynamique que les méthodes premier principe permettent de reproduire le diagramme de phase (x,T=0) du système Ge(x)Mn(1-x). Nous étudions ensuite les défauts ponctuels de Mn dans la matrice de Ge et leur possibles agglomérations, et montrons qu'une "condensation" de défauts sur le réseau diamant ne peut pas expliquer les observations expérimentales. Enfin, nous montrons que certains composés ordonnés dérivés de systèmes proches sont métastables dans GeMn, et cette fois compatibles avec les mesures. Grâce à une étude complète des interfaces avec le Ge diamant, nous parvenons à expliquer la stabilité de nanocolonnes riches en Mn (33%) dans une matrice de Ge pur. Nous comparons par ailleurs les propriétés simulées de nos composés à l'expérience : température de Curie, spectre XAS, mais aussi diffraction de rayon X et microscopie électronique à transmission (TEM).Spintronics has allowed many major breakthroughs but the remaining issue of spin injection prevents its wider spread to microelectronics. Diluted Magnetic Semiconductors (DMS) have been suggested as a possible workaround, but it appears difficult to apply to IV-type Semiconductors, because of the low solubility of transition metals, that tend to clusterize. In this work, we concentrate on the germanium manganese system, and on the atomic structure of precipitates which seem coherent with the Ge matrix, and which magnetic, chemical ans structural properties don't match those of any known compound. We have used in this work ab initio simulation methods in the DFT approach, along with pseudopotential PAW formalism. First, we generate needed pseudopotentials for Ge and Mn. Then we show using a thermodynamic study that first principle methods are able to reproduce the (x,T=0) phase diagram of the Ge(x)Mn(1-x) system. Next we study simple defects of Mn in the Ge matrix, along with their possible clusterisation, and show that a defect concentration on the diamond lattice cannot account for experimental observations. Finally, we show that some ordered compounds derived from neighbour systems are metastable in GeMn, and compatible with experimental observations. Thanks to a complete study of interfaces with diamond Ge, we can explain the stability of Mn-rich (33%) nanocolumns embedded in a pure Ge matrix. Besides, we compare the simulated properties of the proposed compounds with experimental measurements for : Curie temperature, XAS spectra, but also X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM).GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF