Un cadre de définition de la sémantique basée MoC des modèles de systèmes dans le contexte de l'intégration d'outils

A framework for the definition of a system model MoC-based semantics in the context of tool integration

• Auteur / Autrice : Papa Issa Diallo
• Direction : Loïc Lagadec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 16/05/2014
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Koen Bertels
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Loïc Lagadec, Koen Bertels, Ingo Sander, Jean-Michel Bruel, Joël Champeau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ingo Sander, Jean-Michel Bruel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ingénierie des systèmes

Systèmes embarqués (informatique)

Systèmes, Conception de

Mots clés libres

Ingénierie dirigée par les modèles

Sémantique des modèles de calcul

Interopérabilité

IFest

Model driven engineering

Semantic of models of computation

Interoperability

IFest

Résumé

L’utilisation des systèmes embarqués (EmS) connait un essor conséquent dans plusieurs domaines actuels tels que la téléphonie, l’industrie automobile et l’avionique. Dans ces différents domaines, la croissance des besoins en termes de fonctionnalités a pour conséquence l’augmentation de la taille et de la complexité des systèmes conçus. Dans ce contexte, les chaînes de conception des systèmes deviennent de plus en plus complexes et requièrent l’utilisation d’outils provenant de différents domaines d’ingénieries. L’intégration des paradigmes hétérogènes associés aux outils posent beaucoup de problèmes de fiabilité à l’échange des modèles entre outils d’une même chaîne de conception. Par exemple, dans le cadre des EmS, les outils d’ingénierie dirigés par les modèles (IDM) ne sont pas acceptés par les communautés de recherches pour la conception formelle d’EmS qui requièrent des bases solides et formelles de définition des sémantiques d’exécution pour réaliser les activités d’analyses, de validation et de synthèse des systèmes embarqués. En effet, les outils IDM dédiés aux EmS ne sont à ce jour pas encore suffisamment matures concernant l’expression et la prise en compte de la sémantique d’exécution formelle mettant explicitement en avant les modèles de concurrence des systèmes. Par ailleurs, la théorie du calcul est identifiée comme le domaine permettant de décrire de manière formelle les modèles de concurrences qui sont utilisés pour la description de systèmes embarqués. La motivation de cette thèse est de mettre en œuvre cette théorie du calcul pour réduire l’écart existant entre différents outils de conception qui possèdent des sémantiques d’exécution de modèles différentes dans une chaîne de conception. La thèse propose une méthodologie d’identification et de comparaison des sémantiques d’exécution de modèles qui se base sur la théorie des Modèles de Calcul (MoCs) et leur classification existante, ainsi qu’un langage de capture des sémantiques basées MoC. Ces dernières sont utilisées pour enrichir les modèles et préserver leur sémantique entre les outils d’une chaîne de conception. Pour illustrer l’utilisation de l’approche, nous avons défini un flot de conception permettant de connecter trois outils impliqués dans diverses activités du processus “Design & Implementation” (Spécification, Analyse, Exploration de l’espace des choix de Conception). La chaîne d’outils présentée adresse la connexion de l’outil UML Modeler (IBM Rhapsody) (pour la spécification et l’analyse), Forsyde (cadre de simulation multi-MoC et de synthèse) et Spear (pour l’exploration de l’espace des choix de Conception et l’analyse). La chaîne est appliquée sur un modèle de Radar simplifié fourni comme cas d’utilisation dans le cadre du projet iFEST.

Embedded systems (EmS) are increasingly used in various areas such as telephony, automotive and avionics industries. In these different areas, the growth of functionality requirements causes an explosion of the size and complexity of the systems.In this context, system design flows are becoming more complex and require the use of tools from different engineering domains. The heterogeneous paradigms on which the tools rely on pose as well many reliability problems when it comes to consistent data exchanges between tools. For example, nowadays, the high-level modeling (e.g. Model-Driven Engineering) tools are unaccepted by research communities for the formal design of systems that require solid grounds on the execution semantics to carry out analysis, validation and synthesis of embedded systems activities. Indeed, the Model-Driven Engineering tools dedicated to EmS design are not yet sufficiently mature on aspects involving expression of the formal execution semantics reflecting the concurrency model of system modules. Besides, the theory of computation is identified as the field to describe formally the concurrency models that are used for the description of embedded systems.Our motivation is to use this theory to reduce the gap between different design tools that have different semantics for executing models in a design flow. We propose a methodology for the identification and comparison of the concurrency model of systems based on the theory of the Models of Computation (MoCs) and their existing classifications; we also propose a language to capture MoC-based semantics which is used to enrich system models and preserve their se- mantics through a tool chain. To prove the effectiveness of our approach, we defined a design flow connecting three tools that are involved in various activities of the Design & Implementation process (Specification, Analysis, Design Space Exploration). The tool chain highlights the con- nection of the UML modeling tool (IBM Rhapsody) (for specification and analysis), Forsyde (for multi-MoC simulation and synthesis) and Spear (Design Space Exploration and analysis). The chain is applied on a simplified version of a Radar Streaming application provided as use case in the context of the iFEST project.