Formalisme pour la conception haut-niveau et détaillée de systèmes de contrôle-commande critiques

Formalism for the high-level design of hard real-time embedded systems

• Auteur / Autrice : Ilias Garnier
• Direction : Guy Vidal-Naquet, Christophe Aussaguès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 10/02/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Informatique de Paris-Sud
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'intégration des systèmes et des technologies (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Rozoy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Vidal-Naquet, Christophe Aussaguès, Brigitte Rozoy, Marc Aiguier, Frédéric Boniol, Marc Pouzet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Aiguier, Frédéric Boniol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes formelles (informatique)

Fiabilité

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

Systèmes embarqués

Délai de bout-en-bout

Raffinement

Abstraction

Systèmes synchrones

Embedded systems

End-to-end delay

Refinement

Abstraction

Synchronous systems

Résumé

L’importance des systèmes temps-réels embarqués dans les sociétés industrialisées modernes en font un terrain d’application privilégié pour les méthodes formelles. La prépondérance des contraintes temporelles dans les spécifications de ces systèmes motive la mise au point de solutions spécifiques. Cette thèse s’intéresse à une classe de systèmes temps-réels incluant ceux développés avec la chaîne d’outils OASIS, développée au CEA LIST. Nos travaux portent sur la notion de délai de bout-en-bout, que nous proposons de modéliser comme une contrainte temporelle concernant l’influence du flot d’informations des entrées sur celui des sorties. Afin de répondre à la complexité croissante des systèmes temps-réels, nous étudions l’applicabilité de cette notion nouvelle au développement incrémental par raffinement et par composition. Le raffinement est abordé sous l’angle de la conservation de propriétés garantes de la correction du système au cours du processus de développement. Nous délimitons les conditions nécessaires et suffisantes à la conservation du délai de bout-en-bout lors d’un tel processus. De même, nous donnons des conditions suffisantes pour permettre le calcul du délai de bout-en-bout de manière compositionnelle. Combinés, ces résultats permettent d’établir un formalisme permettant la preuve du délai de bout-en-bout lors d’une démarche de développement incrémentale.

Real-time embedded systems are at the core of modern industrialized societies. They are a privileged target for the application of formal methods. The importance of real-time constraints in the specification of these systems requires the design of ad-hoc solutions. This work considers a class of real-time systems including those developed using OASIS, a tool-chain targeting hard real-time embedded systems developed at CEA LIST. We study the notion of end-to-end delay, which we propose to model as a constraint bearing directly on the influence of the input information flow over the output information flow . In order to cope with the growing complexity of real-time embedded systems, we study the possibility to apply this new notion of delay to the incremental development of such systems, by using both stepwise refinement and composition operators. We define the necessary and sufficient conditions to the preservation of the end-to-end delay by stepwise refinement. Similarly, we give sufficient conditions to compute the end-to-end delay in a compositional fashion. Together, these results permit to establish a formalism allowing to prove end-to-end delay properties in stepwise development methodologies.