Aide à la validation temporelle et au dimensionnement de systèmes temps réels dans une démarche dirigée par modèles

Real-time embedded systems are increasingly omnipresent in everyday life. The development cycle of critical systems can take months or even years. Therefore, modeling of these systems should be analyzed at an early stage in the development cycle to verify that all requirements are met, including temporal requirements (e.g., latencies, end-to-end delays). This thesis, which was funded as part of FUI project, offers three major contributions. The first contribution relates to mono-processor task system with deterministic multi-periodic communication relationships. A pattern based on Semaphore Precedence Constraint (SPC) has been extended to support cycles in the case of dynamic priority scheduling. An unfolding graph has also been proposed in order to present the cyclicity of SPC-based systems and guarantee deadlock free. The extended SPC pattern and the corresponding scheduling analysis tests have been implemented for the standard AADL language. The second contribution of this thesis consists in proposing an exact calculation of end-to-end response time using the time Petri net formalism for identical multiprocessor systems. It takes into account the dependence between the tasks : precedence and mutual exclusion. The third contribution concerns the capitalization of the efforts of the analysis process. Indeed, many analytical tests have been proposed, notably by academic researchers, based on scheduling theory and dedicated to the different software and hardware architectures. However, one of the main difficulties encountered by designers is to choose the most appropriate analysis test to validate and/or correctly dimension their designs. In industrial environment, there are few analytical tests used despite the multitude of the tests offered. This thesis therefore aims to facilitate the analysis process, reduce the semantic gap between the business model and the entries in the analysis tests as well as accelerate technology transfer and the adoption of academic tests. The thesis proposes an analysis repository playing the role of a dictionary of tests, their contexts for correct use, the tools implementing them, as well as a mechanism for choosing tests according to the input business model.Les systèmes embarqués temps réel sont de plus en plus omniprésents dans la vie quotidienne. Le cycle de développement des systèmes embarqués temps réel critiques peut prendre des mois voire des années. Par conséquent, la modélisation de ces systèmes doit être analysée à un stade précoce du cycle de développement afin de vérifier si toutes les exigences sont satisfaites, y compris les exigences relatives à la performance temporelle (par exemple, les latences, les délais de bout en bout, etc.). Cette thèse, qui a été financée dans le cadre d’un projet FUI, propose trois contributions majeures. La première contribution porte sur le système de tâches monoprocesseur avec des relations de communication multi-périodique déterministe. Un pattern basé sur les relations de précédence avec sémaphore (SPC) a été étendu afin de supporter les cycles dans le cas d’ordonnancement à priorités dynamiques. Un graphe de dépliage a été également proposé afin de présenter la cyclicité des systèmes à base de SPC et garantir le non- blocage. Le pattern SPC étendu ainsi que le test d’ordonnançabilité correspondant ont été implémentés pour le langage standard AADL.La deuxième contribution de cette thèse consiste en la proposition d’un calcul exact de temps de réponse de bout en bout, en utilisant le formalisme de réseau de Petri temporel, pour les systèmes multiprocesseurs identiques. Il prend en compte la dépendance entre les tâches : la précédence et l’exclusion mutuelle sans protocole de gestion. La troisième contribution porte sur la capitalisation des efforts du processus d’analyse. En effet, de nombreux tests d’analyse ont été proposés, notamment par des chercheurs académiques, basés sur la théorie d’ordonnancement et dédiés aux différentes architectures logicielles et matérielles. Cependant, l’une des principales difficultés rencontrées par les concepteurs est de choisir le test d’analyse le plus approprié permettant de valider et/ou de dimensionner correctement leurs conceptions. Cette difficulté se concrétise, dans le milieu industriel, par le peu de tests d’analyse utilisés malgré la multitude de tests proposés. Cette thèse vise donc à faciliter le processus d’analyse, réduire le fossé sémantique entre le modèle métier et les entrées des tests d’analyse ainsi qu’accélérer le transfert technologique et l’adoption des tests académiques. La thèse propose un référentiel d’analyse jouant le rôle d’un dictionnaire de tests, leurs contextes pour une utilisation correcte, les outils les implémentant, ainsi qu’un mécanisme pour le choix des tests selon le modèle métier d’entrée