Génération stratégique de code pour la maîtrise des performances de systèmes temps-réel embarqués

Strategic generation of code to master the performances of real-time embedded systems

• Auteur / Autrice : Fabien Cadoret
• Direction : Laurent Pautet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et réseaux
• Date : Soutenance le 26/05/2014
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Kordon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Hugues, Frank Singhoff
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Blanc, Sébastien Gérard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps réel (informatique)

Systèmes embarqués (informatique)

Ingénierie dirigée par les modèles

Mots clés libres

Génération de code

IDM

Code generation

Model driven engineering

Résumé

Nous nous sommes intéressés aux systèmes embarqués temps-réel critiques (SETRC) qui soulèvent des problématiques de criticité, de respect de contraintes temporelles et de disponibilité des ressources telles que la mémoire. Pour maîtriser la complexité de conception de ces systèmes, l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) propose de les modéliser pour les analyser au regard de leurs exigences et pour générer en partie leur code d’exécution. Cependant ces deux phases doivent s’articuler correctement de sorte que le système généré respecte toujours les propriétés du modèle initialement analysé. Par ailleurs, le générateur de code doit s’adapter à de multiples critères : notamment pour assurer le respect des performances ou bien pour cibler différentes plates-formes d’exécution qui ont leurs propres contraintes et sémantiques d’exécution. Pour réaliser cette adaptation, le processus de développement requiert de faire évoluer les règles de transformation selon ces critères. Son architecture doit également de permettre de sélectionner les composants logiciels répondant à ces critères. Nous répondons à cette problématique en proposant un processus de génération s’appuyant sur l’IDM. Lorsque l’utilisateur a spécifié et validé un modèle de haut niveau, une transformation traduit automatiquement ce modèle en un second modèle détaillé proche du code généré. Pour assurer la conservation des exigences, le modèle détaillé est exprimé dans le même formalisme que le modèle initial de sorte qu’il reste analysable. Cette démarche détermine l’impact de la stratégie du générateur sur les performances du système final et permet au générateur de changer de stratégie, à une étape donnée, pour assurer le respect des contraintes du système. Pour faciliter le développement et la sélection de stratégies alternatives, nous proposons une méthodologie qui s’articule autour d’un formalisme pour l’orchestration des transformations, un ensemble de patrons de transformation (qui factorisent et généralisent les règles de transformation) et une adaptation de composants logiciels selon leur impact sur les performances. Nous avons mis en place ce processus au sein de l’environnement OSATE, pour lequel nous avons développé le framework RAMSES (Refinment of AADL Models for Synthesis of Embedded Systems). Nous l’avons expérimenté sur la génération des communications entre tâches pour lesquelles plusieurs stratégies d’implémentation ont été définies

We focused on real-time embedded critical systems (RTECS) which present different problems: criticality, respect of time constraints and resources availability such as memory. In order to master design complexity of such systems, Model Driven Engineering (MDE) proposes to model it for analysis purposes and to generate, partially or totally, its execution code. However, these two phases must be correctly connected to ensure the generated code is always enforcing all the properties of the model initially analysed. In addition, the code generator must be adapted to several criteria: in particular to ensure respect of performances or to target different execution platforms which have their own execution constraints and semantics. To realize such an adaptation, the development process requires to evolve transformation rules according to these criteria. Its architecture needs also to allow the selection of the generated software components respecting these criteria.We answer such a problem by proposing a generation process based on the MDE. When the user specifies and validates a high-level model, a model transformation translates automatically this model into a detailed model close to the generated code. To ensure the conservation of the requirements, the detailed model is expressed in the same formalism as the initial model so that it remains analysable (by the same tools initially used). This approach determines the impact of the code generation strategy on the performances of the final system and allows the generator to adapt its strategy, in a given stage, to insure the respect of the system constraints. To facilitate the development and the selection of alternative strategies, we propose a methodology which articulates around a formalism for the orchestration of the transformations, a set of transformation patterns (which factorize and generalize the transformation rules) and an adaptation of software components according to their impact on the performances. We set up this process within the environment OSATE, for which we have developed the framework RAMSES (Refinement of AADL Models for Synthesis of Embedded Systems). We have experimented it on the code generation of the communications between tasks for which several strategies of implementation were defined.