Modélisation de plate-forme avionique pour exploration de performance en avance de phase

par Michaël Lafaye

Thèse de doctorat en Informatique et Réseaux

Sous la direction de Laurent Pautet et de Marc Gatti.

Le président du jury était Elie Najm.

Le jury était composé de Bernard Lecussan, François Pêcheux, Jean-Loup Terraillon.

Les rapporteurs étaient Jean-Charles Fabre, Paul Le Guernic.


  • Résumé

    De nos jours, les systèmes embarqués temps-réels critiques intègrent de plus en plus de composants, et voient leur complexité augmenter. Les systèmes avioniques ont suivi cette évolution, voyant augmenter leurs processus de développement. Dès lors, les développeurs de plates-formes avioniques se sont tournés vers les méthodes de modélisation en avance de phase (i.e. en tout début de cycle de développement), afin d’anticiper les performances de celles-ci et aider à leur dimensionnement. Particulièrement, l’exploration de l’utilisation des ressources matérielles de la plate-forme par la partie applicative (l’ensemble des applications) est le point central de cette exploration des performances. Si les méthodes de modélisation actuelles offrent la possibilité de modéliser une plate-forme depuis les exigences jusqu’au niveau architectural, elles ne sont pas encore adaptées à la modélisation comportementale. Elles ne permettent donc pas l’étude du comportement et la comparaison de différentes architectures d’une plate-forme en avance de phase. Mes travaux de thèse ont pour but d’offrir un processus de modélisation et simulation de plate-forme avionique répondant à cette problématique. L’objectif est de compléter les méthodes de modélisation actuelles pour apporter une analyse plus fine des performances d’une plate-forme en avance de phase, et les comparer avec les exigences. Pour cela, nous proposons une approche en quatre étapes : i) une étape de modélisation des applications et d’extraction des stimuli applicatifs ; ii) une étape de modélisation architecturale du système basée sur AADL (Architecture Analysis and Design Language) et son annexe ARINC653 ; iii) une étape de génération d’un modèle comportemental de la partie matérielle et intergicielle du système en SystemC-TLM ; iv) une étape de simulation et d’analyses, où les stimuli applicatifs sont exécutés par le modèle comportemental, et les performances extraites comparées aux exigences système. Enfin, nous avons validé notre méthode sur un cas d’étude avionique que nous présenterons également.


  • Résumé

    Nowadays, real-time critical embedded systems are more and more complex due to an increase of the integrated components. Following that trend, avionic systems development complexity increases too. So early modeling processes are more and more used in order to anticipate on plat-forms performance and help sizing them. Particularly, hardware resources usage exploration is a key aspect for performance exploration. Current processes allow to model avionic platform from requirements to architectural level of abstraction, but they do not allow to model a behavioral avionic platform. Thus, they do not allow to explore the hardware resources usage of the platform, neither to compare some alternatives of architectures at early phase of development cycle. My PhD work presents our avionic platform modeling and simulation process that answer that problem. The goal is to complete current modeling processes to offer more accurate early performance analysis, and compare them with the system requirements. For that, we propose a for steps method : i) an application modeling and stimuli extraction step ; ii) an architectural modeling step, based on the AADL (Architecture Analysis and Design Language) and its ARINC653 annex ; iii) a behavioral execution platform model (hardware and middleware) generation step with SystemC-TLM ; iv) a simulation and analysis step, when performance are compared with system requirements. At last, we will present our validation part on an avionic case study.


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