Contributions à la parallélisation sûre et efficace de systèmes critiques temps-réel

Contributions to the safe and efficient parallelisation of hard real-time systems

• Auteur / Autrice : Keryan Didier
• Direction : Dumitru Potop-Butucaru
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/09/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche de Paris (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Alix Munier-Kordon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Baufreton, Albert Henri Cohen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Rochange, Reinhard Van Hanxleden

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parallélisme (informatique)

Compilation (informatique)

Ordonnancement (informatique)

Systèmes informatiques -- Mise en oeuvre

Temps réel (informatique)

Mots clés libres

Temps-Réel

Ordonnancement

Compilation

Langage synchrone

Parallélisme

Sémantique formelle

Real-time

Scheduling

Compilation

Synchronous language

Parallelism

Formal Semantics

Résumé

L'implémentation de systèmes temps-réel implique de nombreuses étapes qui sont jusqu'aujourd'hui faites manuellement. La complexité de tels systèmes et celle des plateformes matérielles sur lesquelles ils s'exécutent rendent de plus en plus difficile d'assurer la correction de ces étapes de conception (en particulier dans de cadre d'exécutions sur plateformes multi-cœurs). Cela rend l'automatisation de tout le processus d'implémentation inévitable. Cette thèse propose une méthode de parallélisation automatique de systèmes temps-réel. La méthode rapproche les domaines du temps-réel et de la compilation en intégrant les étapes de parallélisation, d'ordonnancement, d'allocation mémoire et de génération de code autour d'une analyse et d'un modèle temporel précis qui s'appuient sur des hypothèses fortes sur la plateforme d'exécution et la forme du code généré. Cette thèse propose également un modèle d'implémentation pour du logiciel flot-de-données multithreadé. En utilisant la même base formelle que précédemment (les formalismes flot-de-données synchrones), un modèle représente une implémentation multithreadé dans un langage comme Lustre, étendu avec des annotations de mapping. Cette modélisation permet un raisonnement formel de toutes les décisions d'implémentation et nous proposons une approche vers la preuve de correction de leur fonctionnalité en rapport à leurs spécifications.

The implementation of hard real-time systems involves a lot of steps that are traditionally manual. The growing complexity of such systems and hardware platforms on which they are executed makes increasingly difficult to ensure the correctness of those steps, in particular for the timing properties of the system on multi-core platform. This leads to the need for automation of the whole implementation process. In this thesis, we provide a method for automatic parallel implementation of real-time systems. The method bridge the gap between real-time systems implementation and compilation by integrating parallelization, scheduling, memory allocation, and code generation around a precise timing model and analysis that rely on strong hypothesis on the execution platform and the form of the generated code. The thesis also provides an implementation model for dataflow multithreaded software. Using the same formal ground as the first contribution, the dataflow synchronous formalisms, the model represents multithreaded implementations in a Lustre-like language extended with mapping annotations. This model allows formal reasoning on the correctness of all the mapping decisions used to build the implementation. We propose an approach toward the proof of correctness of the functionality of the implementation with respect to the functional specifications.