Calcul du pire temps d'exécution : méthode formelle s'adaptant à la sophistication croissante des architectures matérielles

Computation of the worst case execution time : formal analysis method that fits the increasing complexity of the hardware architecture

• Auteur / Autrice : Bilel Benhamamouch
• Direction : Jean-Claude Fernandez, Bruno Monsuez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 02/05/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Verimag (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Marc Pouzet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Fernandez, Bruno Monsuez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Goubault

Mots clés

Mots clés libres

Pire temps d'exécution

Exécution symbolique

Méthode formelles

Construction d'arbre

Fusion d'états

Validation de systèmes temps réels

Worst case execution time

Symbolic execution

Formal methods

Tree building

Merging methods

Real time system validation

Résumé

Afin de garantir qu'un programme respectera toutes ses contraintes temporelles, nous devons être capable de calculer une estimation fiable de son temps d'exécution au pire cas (WCET: worst case execution time). Cependant, identifier une borne précise du pire temps d'exécution devient une tâche très complexe du fait de la sophistication croissante des processeurs. Ainsi, l'objectif de nos travaux de recherche a été de définir une méthode formelle qui puisse s'adapter aux évolutions du matériel. Cette méthode consiste à développer un modèle du processeur cible, puis à l'exécuter symboliquement afin d'associer à chaque trace d'exécution un temps d'exécution au pire cas. Une méthode de fusionnement est également prévue afin d'éviter une possible explosion combinatoire. Cette méthode a pour principale contrainte de ne pas introduire trop d'imprécision sur les temps calculés.

To ensure that a program will respect all its timing constraints we must be able to compute a safe estimation of its worst case execution time (WCET). However with the increasing sophistication of the processors, computing a precise estimation of the WCET becomes very difficult. In this report, we propose a novel formal method to compute a precise estimation of the WCET that can be easily parameterized by the hardware architecture. Assuming that we developed an executable timed model of the hardware, we use symbolic execution to precisely infer the execution time for a given instruction flow. We also merge the states relying on the loss of precision we are ready to accept, in order to avoid a possible states explosion.