Formalisation du temps et de la causalité dans les modèles polychrones polytemporisés

Formalizing Time and Causality in Polychronous Polytimed Models

• Auteur / Autrice : Hai Nguyen Van
• Direction : Burkhart Wolff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 27/09/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en informatique (Orsay, Essonne ; 1998-2020)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Dubois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Burkhart Wolff, Catherine Dubois, Stephan Merz, Frédéric Mallet, Frédéric Boulanger, Mihaela Sighireanu, Timothy Bourke, Marc Pantel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stephan Merz, Frédéric Mallet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes informatiques hétérogènes

Tests fonctionnels (informatique)

Simulation par ordinateur

Langages de programmation -- Sémantique

Mots clés libres

Concurrence

Hétérogénéité

Sémantique

Simulation

Synchronie

Coordination

Test

Surveillance

Concurrency

Heterogeneity

Semantics

Simulation

Synchrony

Coordination

Testing

Monitoring

Résumé

L'intégration de composants dans un système peut s'avérer difficile lorsque ces composants ont été conçus selon différents paradigmes ou s'ils se basent sur différents cadres de temps devant être synchronisés. Cette synchronisation peut être dirigée par les évènements (un évènement est provoqué par un autre), ou dirigée par le temps (un évènement se produit parce qu'il en est l'heure). En considérant que chaque composant admet son propre cadre de temps et qu'ils peuvent ne pas être reliés, il est possible qu'une unique ligne de temps globale n'existe pas.Nous nous intéressons à la spécification de schémas de synchronisation pour de tels systèmes polychrones et polytemporisés. Notre étude nous a mené à la conception de modèles sémantiques pour un langage temporisé à évènements discrets, appelé TESL et développé par Boulanger et al. Ce langage a été utilisé pour coordonner la simulation de modèles composites et pour tester l'intégration de systèmes.Dans cette thèse, nous présentons une sémantique dénotationnelle fournissant une compréhension précise et logiquement cohérente du langage. Puis nous proposons une sémantique opérationnelle afin de dériver des traces d'exé-cutions satisfaisant une spécification TESL. Celui-ci a été utilisé pour les problématiques de test des systèmes, à travers l'implantation d'un solveur nommé Heron. Pour résoudre la question de cohérence et de correction de ces règles sémantiques, nous avons également développé une sémantique intermédiaire coinductive reliant les deux sémantiques dénotationnelles et opérationnelles. Nous établissons des propriétés sur la relation entre les deux sémantiques: correction, complétude, progrès ainsi que terminaison locale. Enfin, notre formalisation ainsi que les preuves associées ont été entièrement mécanisées dans l'assistant de preuve Isabelle/HOL.

Integrating components into systems turns out to be difficult when these components were designed according to different paradigms or when they rely on different time frames which must be synchronized. This synchronization may be event-driven (an event occurs because another event occurs) or time-driven (an event occurs because it is time for it to occur). Considering that each component admits its own time frame, and that they may not be related, a unique global time line may not exist.We are interested in specifying synchronization patterns for such polychronous and polytimed systems. Our study had led us to design semantic models for a timed discrete-event language, called the TESL language developed by Boulanger et al. This language has been used for coordinating the simulation of composite models and testing system integration.In this thesis, we present a denotational semantics providing an accurate and logic-consistent understanding of the language. Then we propose an operational semantics to derive satisfying runs from TESL specifications. It has been used for testing purposes, through the implementation of a solver, named Heron. To tackle the issue of the consistency and correctness of these semantic rules, we developed a co-inductive intermediate semantics that relates both the denotational and the operational semantics. Then we establish properties over the relation of our semantic models: soundness, completeness and progress, as well as local termination. Finally, our formalization and these proofs have been fully mechanized in the Isabelle/HOL proof assistant.