Model-based Framework for Using Advanced Scheduling Theory in Real-Time Systems Design

Les systèmes embarqués temps réel nécessitent une analyse temporelle pour valider leur comportement temporel.Afin de réduire le coût de développement, l’analyse doit être effectuée à une phase précoce au moment de la modélisationpour détecter les anomalies de conception. L’analyse d’ordonnançabilité est une des analyses temporelles qui permettentde s’assurer du bon fonctionnement du système conçu. Elle est issue de la théorie de l’ordonnancement temps réel.Plusieurs méthodes et tests analytiques ont été proposés par la communauté académique mais peu sont les tests adoptéspar les industriels. En effet, l’utilisation des tests d’analyse exige une large connaissance des travaux de recherches - misà jour régulièrement - afin de choisir la méthode la plus adaptée aux systèmes conçus pour les valider ou les dimensionnerpour le cas des systèmes qui sont en cours de conception.Cette thèse s’intéresse à cette utilisation minimaliste de la théorie de l’ordonnancement dans l’industrie, et propose dessolutions d’aide à la décision basées sur l’ingénierie dirigée par les modèles. Nos solutions visent à augmenter l’applicabilitéde la théorie de l’ordonnancement, à faciliter le choix des tests appropriés et à réduire le surdimensionnement qui peutêtre généré au moment de la conception. Ces solutions sont implémentées dans un Framework appelé MoSaRT offrantdes fonctionnalités pour les concepteurs (modeleurs et analystes) afin d’améliorer le processus de conception des systèmestemps réel en vue de leur ordonnançabilité.Real-time embedded systems need to be analyzed at an early stage in order to detect temporal vulnerabilities. Indeed,software development costs are sharply impacted by wrong design choices made in the early stages of development, inparticular during the design phase, but often detected after the implementation. The schedulability analysis is one of themain analyses required to ensure the timing correctness of a real-time system. Indeed, the real-time scheduling theoryhas been devoted to propose different models providing several levels of expressiveness, and different analytical methodswith different levels of accuracy. The utilization of the real-time scheduling theory in practical cases could be profitable.Unfortunately, it is not sufficiently applied and research results have been exploited in an industrial context only to amodest extent to date. Actually, a difficulty faced by the real-time designers is to find the appropriate analysis testshelping to validate properly the system and also to reduce the over-dimensioning. This thesis is interested in the chasmexisting between real-time design community and real-time analysis community. The purpose of our work is to fill thegap between the modeling of real-time systems and the scheduling analysis. Then, we propose a decision aiding solutionbased on model-driven engineering. Our solution is dedicated (i) to increase the usage of the real-time scheduling theory,(ii) to facilitate the scheduling analysis tests choice and (iii) to reduce the pessimism during the design phase of real-timesystems.Our proposal is embodied as a framework unifying the designers and analysts efforts. The framework called MoSaRToffers a design language very close to the taxonomy of real-time scheduling theory. Moreover, MoSaRT provides ananalysis repository concept to enhance the applicability of the scheduling theory and also to improve the way designerscheck their designs