Contributions à la conception à base de modèles des systèmes temps réel en vue de leur analyse de performance temporelle

par Anh Toan Bui Long

Thèse de doctorat en Informatique et applications

Sous la direction de Emmanuel Grolleau et de Yassine Ouhammou.

Soutenue le 20-12-2018

à Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018) , en partenariat avec Laboratoire d'Informatique et d'Automatique pour les Systèmes / LIAS (laboratoire) .

Le président du jury était Yamine Aït-Ameur.

Le jury était composé de Liliana Cucu.

Les rapporteurs étaient Christian Attiogbé, Jérôme Hugues.


  • Résumé

    La validation temporelle des systèmes temps réel est nécessaire dans le cadre d’applications critiques tels l’aéronautique, le spatial ou l’automobile. Il s’agit, dans ces systèmes, de garantir les temps de réponse des tâches ainsi que le déterminisme de leurs communications. En raison de la complexité des systèmes actuels ainsi que de leur criticité, il est nécessaire de mettre en place une démarche de conception réduisant le temps de développement et ainsi le temps de mise en marché (time-to-market), tout en réduisant les risques d’erreurs de conception.Ce contexte rend l’ingénierie dirigée par les modèles particulièrement adaptée au développement de ce type de système. Les contributions de cette thèse partent des constats suivants. Premièrement, malgré la multitude des modèles d’analyses existants les modèles actuels ne peuvent retranscrire de nombreux cas rencontrés en industrie. Pour pouvoir analyser ces cas, il est nécessaire de les adapter `a l’analyse. Le deuxième constat porte sur l’adaptation qui n’est toujours pas simple surtout quand il existe une disparité sémantique entre les langages de description d’architecture et les modèles d’analyse ce qui nécessite de les rapprocher. Le dernier constat porte sur les difficultés dans la modélisation des systèmes distribués complexes car à moins de connaître le système complet, la représentation globale et sa validation temporelle reste coûteuse.Cette thèse propose des outils et méthodes pour améliorer le processus de modélisation et d’analyses temps réel. La première contribution consiste en la mise en place d’un référentiel de transformation de modèles endogène pour effectuer une adaptation conservative des modèles industriels aux modèles d’analyses. Dans l’optique de réduire l’écart sémantique entre les langages de description et les modèles d’analyse, cette thèse propose également une modélisation incrémentale des réseaux temps réel en vue de leur validation temporelle car les langages existants les considèrent de fa¸con limitée. La troisième contribution de la thèse porte sur la réduction des artéfacts de modélisation par extraction et élagage de méta-modèles afin d’obtenir les éléments nécessaires par rapport au points de vue d’analyse souhait´es.Toutes ces contributions sont implémentées dans des frameworks intégrant les processus d’analyses temps réel tels Time4Sys et MoSaRT et utilisées, dans le cadre d’un projet collaboratif, par des partenaires industriels.

  • Titre traduit

    Contributions to Model-Based Design of Real-Time Systems Regarding their Timing Performance Analysis


  • Résumé

    The timing validation of real-time systems is mandatory for critical applications such as aeronautics,aerospace or automotive systems. The aim is to guarantee tasks response time and messages transmission time on networks. As for the criticality of these complex systems, it is necessary to implement a design process that reduces the development time therefore the time-to-market while reducing design errors risks.This context makes model-driven engineering well adapted for the development of critical real-time systems.The contributions of this thesis rely on the following observations. First of all, despite the existence of various analysis models, they often cannot represent perfectly some industrial cases. To analyze these cases,an adaptation is required to make them analyzable with existing tests. However, the adaptation is not quite easy especially in case of a semantic gap between systems description languages and analysis models. Also,several difficulties have been noticed to design and analyze an entire distributed complex system in one-shot unless knowing well the full system.In this PhD thesis, tools and methods are proposed to ease and improve the modeling and analysis processes of real-time systems. The first thesis contribution consists of implementing a rule-based endogenous transformation repository dedicated to adapt conservatively industrial models to the analysis models. The second contribution is focused on real-time networks and is dedicated to reduce the semantic gap between description languages and analysis models by proposing artefacts allowing to design networks on an incremental way. Moreover, this thesis proposes to reduce modeling artifacts using extraction and meta-models pruning inorder to retrieve useful elements referring to chosen analysis viewpoints.All these contributions are implemented in modeling frameworks integrating real-time analyses processes such as Time4Sys and MoSaRT, and used in a collaborative project by industrial partners.


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