Les Systèmes Interactifs d'Aide à la Décision (SIAD) adaptés aux prises de décisions basées sur les connaissances sont au coeur de ces travaux. Un ensemble d'approches de développement (modèles, méthodes et architectures) provenant du génie logiciel, des IHM, des systèmes de connaissance, des systèmes à base<br />de composants et des SIAD n'ont pas semblé correspondre au développement de ces SIAD. Une Approche de DEveloppement de Système Interactif d'Aide à la Décision (ADESIAD) a été proposée. Elle a pour par-ticularité d'être centrée sur le décideur et d'utiliser des patrons pour formaliser et structurer la connaissance et définir les besoins en composants métier. SIADIF (Système Interactif d'Aide à la Décision en Investissement<br />dans une infrastructure Ferroviaire) a été développé suivant ADESIAD pour Réseau Ferré de France. Les premières évaluations de SIADIF ont permis de valider globalement ADESIAD. Les perspectives de recherche visant à faire évoluer ADESIAD terminent cette thèse.

La programmation à base de composants facilite l'encapsulation de logiciel générique qui peut ainsi être réutilisé dans différents contextes d'utilisation. Un composant est spécifié à partir d'une implémentation et d'une interface. Cette interface, utilisée pour la composition, peut être adaptée par le consommateur du composant. Les modèles existants ne permettent que l'adaptation au niveau de l'interface alors que leur implémentation reste inchangée (boîte noire), les applications résultantes conservent le degré de généralité des composants constituants. Pour aller au-delà de ces modèles, nous proposons MoSCo, un modèle qui permet une forme plus profonde d'adaptation où l'implémentation est aussi modifiée. Dans ce modèle, un composant est analysé et traduit, à l'aide des techniques de spécialisation de programmes, sous la forme d'un générateur de composants. Ce générateur produit finalement un composant spécialisé selon un contexte d'utilisation en respectant la notion de boîte noire.

Cette dissertation montre que des applications embarquées complexes peuvent tirer partie efficacement de plateformes MP-SoC hétérogènes tout en respectant les critères de flexibilité, mise à l'échelle, portabilité et time-to-market. Elle fait la description d'un flot de conception de logiciel embarqué amélioré combinant un générateur de code, GECKO, et un environnement logiciel innovant, APES, afin d'obtenir un haut niveau d'efficacité. La contribution ainsi présentée est double : 1) un flot de conception de logiciel embarqué amélioré avec un ensemble d'outils permettant la construction automatique d'objets binaires minimaux pour une application donnée ciblant une plateforme MP-SoC donnée, et 2) un ensemble de composants logiciels modulaire et portable incluant des mécanismes de systèmes d'exploitations traditionnels ainsi que le support de multiples processeurs.

L'objectif de ce travail est de fournir des modèles et outils pour simplifier la construction des systèmes distribués à base de composants sécurisés, ainsi que la gestion des propriétés de sécurité, en utilisant des outils de haut niveau d'abstraction pour la configuration et la reconfiguration dynamique. En plus des propriétés d'accessibilité et de communications sécurisées classiques, nous focalisons notre travail sur une propriété des systèmes répartis plus générale : la non-interférence. Cette propriété atteste qu'il ne doit pas y avoir de flux d'information entre des parties publiques et privées du système. Ce qui implique le suivi de l'acheminement de l'information entre les différentes composantes du système distribué. Notre objectif principal est donc de proposer un modèle, accompagné d'un ensemble d'outils, garantissant la propriété de la non-interférence à la construction du système, et ce à une plus grosse granularité : celle des composants. Ces outils permettent de (1) configurer les paramètres de sécurité des composants et des liaisons entre eux, (2) vérifier la propriété de non-interférence dans le code d'un composant et entre les différents composants du système et (3) générer automatiquement le code nécessaire pour appliquer ces propriétés de sécurité. D'autre part, nous proposons une architecture permettant de vérifier dynamiquement la propriété de non-interférence dans un système réparti.

Les domaines de recherche actuels, tels que l'informatique ubiquitaire et l'informatique en nuage (cloud computing), considèrent que ces environnements d'exécution sont en changement continue. Les applications dynamiques ; où les composants peuvent être ajoutés, supprimés pendant l'exécution, permettent a un logiciel de s'adapter et de s'ajuster à l'évolution des environnements, et de tenir compte de l'évolution du logiciel. Malheureusement, les applications dynamiques soulèvent des questions de conception et de développement qui n'ont pas encore été pleinement explorées. <br> Dans cette thèse, nous montrons que le dynamisme est une préoccupation transversale qui rompt avec un grand nombre d'hypothèses que les développeurs d'applications classiques sont autorisés à prendre. Le dynamisme affecte profondément la conception et développement de logiciels. S'il n'est pas manipulé correctement, le dynamisme peut " silencieusement " corrompre l'application. De plus, l'écriture d'applications dynamiques est complexe et sujette à erreur. Et compte tenu du niveau de complexité et de l'impact du dynamisme sur le processus du développement, le logiciel ne peut pas devenir dynamique sans (de large) modification et le dynamisme ne peut pas être totalement transparent (bien que beaucoup de celui-ci peut souvent être externalisées ou automatisées). <br> Ce travail a pour but d'offrir à l'architecte logiciel le contrôle sur le niveau, la nature et la granularité du dynamisme qui est nécessaire dans les applications dynamiques. Cela permet aux architectes et aux développeurs de choisir les zones de l'application où les efforts de programmation des composants dynamiques seront investis, en évitant le coût et la complexité de rendre tous les composants dynamiques. L'idée est de permettre aux architectes de déterminer l'équilibre entre les efforts à fournir et le niveau de dynamisme requis pour les besoins de l'application.

L'objectif de ce travail est de fournir des modèles et outils pour simplifier la construction des systèmes distribués à base de composants sécurisés, ainsi que la gestion des propriétés de sécurité, en utilisant des outils de haut niveau d'abstraction pour la configuration et la reconfiguration dynamique. En plus des propriétés d'accessibilité et de communications sécurisées classiques, nous focalisons notre travail sur une propriété des systèmes répartis plus générale : la non-interférence. Cette propriété atteste qu'il ne doit pas y avoir de flux d'information entre des parties publiques et privées du système. Ce qui implique le suivi de l'acheminement de l'information entre les différentes composantes du système distribué. Notre objectif principal est donc de proposer un modèle, accompagné d'un ensemble d'outils, garantissant la propriété de la non-interférence à la construction du système, et ce à une plus grosse granularité : celle des composants. Ces outils permettent de (1) configurer les paramètres de sécurité des composants et des liaisons entre eux, (2) vérifier la propriété de non-interférence dans le code d'un composant et entre les différents composants du système et (3) générer automatiquement le code nécessaire pour appliquer ces propriétés de sécurité. D'autre part, nous proposons une architecture permettant de vérifier dynamiquement la propriété de non-interférence dans un système réparti. / The goal of this thesis is to provide models and tools to simplify secured component-based distributed systems' construction and the management of their security properties, by using high-level tools for dynamic configuration and reconfiguration. In addition to the classic properties of accessibility and secured communications, we focus on a more general security property of distributed systems : the non-interference. This property says that there mustn't be information flow between secret and public parts of the system ; which requires information flow control across the system. Our main objective is to propose a model and set of tools guarantying the non-interference property at compiletime, and at a bigger granularity : the components. These tools are (1) tools for configuring security parameters of components and binding between components, (2) a compiler checking the non-interference property, and (3) tools for automatic generation of code assuring these security properties. On the other hand, we present an architecture enabling a dynamic verification of the non-interference property in a distributed system.

Les systèmes temps-réels sont des systèmes qui sont soumis à "des contraintes de temps", comme par exemple le délais de réponse d'un système à un événement physique. Souvent les temps de réponse sont de l'ordre du milliseconde et parfois même du microseconde. Construire des systèmes temps-réels nécessite l'utilisation de méthodologies de conception et de mise en œuvre qui garantissent la propriété de respect des contraintes de temps, par exemple un système doit réagir dans les limites définies par l'utilisateur tels que les délais et la périodicité. Un délai non respecté dans systèmes temps-réel critique est catastrophique, comme par exemple dans les systèmes automobiles. Si un airbag se déclanche tard dans un accident de voiture, même quelques millisecondes trop tard peuvent conduire à des répercussions graves. Dans les systèmes temps-réels non critiques, une perte significative de performance et de QoS peuvent se produire, comme par exemple dans les réseaux de systèmes multimédia. Contribution: Nous fournissons une méthode de conception rigoureuse des systèmes temps-réel. L'implèmentation est générée à partir d'une application logicielle temps-réel et une plate-forme cible, en utilisant les deux modèles suivants: * Un modèle abstrait représentant le comportement de l'application logicielle en temps réel sous forme d' un automate temporisé. Celui-ci décrit des contraintes temporelles définies par l'utilisateur qui sont indépendantes de la plateforme. Ses transitions sont intemporelles et correspondent à l'exécution des différentes instructions de l'application. * Un modèle physique représentant le comportement du logiciel en temps réel s'exécutant sur une plate-forme donnée. Il est obtenu par l'attribution des temps d'exécution aux transitions du modèle abstrait. Une condition nécessaire pour garantir l'implémentabilité dy système est la "time-safety", c'est à dire, toute séquence d'exécution du modèle physique est également une séquence d'exécution du modèle abstrait. "Time-safety" signifie que la plate-forme est assez rapide pour répondre aux exigences de synchronisation de l'application. Comme les temps d'exécution des actions ne sont pas connus avec exactitude, "time-safety" est vérifiée pour les temps d'exécution pire cas es actions en faisant l' hypothèse de la robustesse. La robustesse signifie que la "time-safety" est préservée lorsqu'on augmente la vitesse de la plate-forme d'exécution. Pour des logiciels et plate-forme d'exécution correspondant à un modèle robuste, nous définissons un moteur d'exécution qui coordonne l'exécution du logiciel d'application afin de répondre à ses contraintes temporelles. En outre, en cas de non-robustesse, le moteur d'exécution permet de détecter les violations de contraintes temporelles en arrêtant l'exécution. Nous avons mis en place le moteur d'exécution pour les programmes BIP. Nous avons validé la méthode pour la conception et la mise en œuvre du robot Dala. Nous montrons les avantages obtenus en termes d'utilisation du processeur et l'amélioration de la latence de la réaction. / Context: Real-time systems are systems that are subject to "real-time constraints"— e.g. operational deadlines from event to system response. Often real-time response times are understood to be in the order of milliseconds and sometimes microseconds. Building real-time systems requires the use of design and implementation methodologies that ensure the property of meeting timing constraints e.g. a system has to react within user-defined bounds such as deadlines and periodicity. A missed deadline in hard real-time systems is catastrophic, like for example in automotive systems, for example if an airbag is fined too late in a car accident, even one ms too late leads to serious repercussions. In soft real-time systems it can lead to a significant loss of performance and QoS like for example in networked multimedia systems. Contribution: We provide a rigorous design and implementation method for the implementation of real-time systems. The implementation is generated from a given real-time application software and a target platform by using two models: * An abstract model representing the behavior of real-time software as a timed automaton. The latter describes user-defined platform-independent timing constraints. Its transitions are timeless and correspond to the execution of statements of the real-time software. * A physical model representing the behavior of the real-time software running on a given platform. It is obtained by assigning execution times to the transitions of the abstract model. A necessary condition for implementability is time-safety, that is, any (timed) execution sequence of the physical model is also an execution sequence of the abstract model. Time-safety means that the platform is fast enough to meet the timing requirements. As execution times of actions are not known exactly, time-safety is checked for worst-case execution times of actions by making an assumption of time-robustness: time-safety is preserved when speed of the execution platform increases. For given real-time software and execution platform corresponding to a time-robust model, we define an execution Engine that coordinates the execution of the application software so as to meet its timing constraints. Furthermore, in case of non-robustness, the execution Engine can detect violations of time-safety and stop execution. We have implemented the execution Engine for BIP programs with real-time constraints. We have validated the method for the design and implementation of the Dala rover robot. We show the benefits obtained in terms of CPU utilization and amelioration in the latency of reaction.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent des problématiques d'architecture logicielle multi-domaines pour le développement d’applications distribuées. Ces applications sont caractérisées aujourd’hui comme des systèmes ouverts, complexes, hétérogènes et à large échelle. Les approches traditionnelles, telles que l’approche orienté objet, n’offrent plus un paradigme de conception suffisant pour appréhender la complexité de tels systèmes. Ces nouvelles tendances ont conduit à l’émergence d’approches de plus haut niveau telles que les approches orientées services, composants ou agents. Chacune de ces approches offrent des intérêts et des caractéristiques propres dans le développement d’applications distribuées. Les services offrent une abstraction et une interopérabilité à large échelle. Abstraction dans le sens où un service permet de spécifier un élément fonctionnel sans préciser comment cet élément est implémenté. Les composants sont une approche robuste basée sur la composition et la réutilisation d’éléments clairement définis par leurs interfaces. Les agents sont eux des éléments présentant un comportement dynamique dirigé par un but et des interactions de haut niveau avec les autres agents formant l’application, vue comme une organisation de services collaboratifs. D’un point de vue conceptuel, le service peut donc être perçu comme le modèle « métier » de l’application, alors que les composants et les agents constituent un modèle d’implémentation. L’étude de ces différents domaines et des modèles associés, a montré que les approches composants et agents sont complémentaires, les points forts d’une approche représentant les faiblesses de l’autre. Face à ce constat, il nous est paru intéressant d’intégrer ces deux approches, au sein d’une même démarche de conception. Cela permet, d’une part, qu’une approche puisse bénéficier des intérêts de l’autre et d’autre part, d’utiliser conjointement des agents et des composants dans la conception d'une même application. La démarche que nous avons adoptée consiste à considérer les services comme pivot d’interaction afin de rendre possible l’interopérabilité des agents et des composants. Pour supporter cette démarche, nous avons défini un processus de conception basé sur l’Ingénierie Des Modèles qui contient quatre modèles conceptuels (Domain Specific language) dont l’intérêt est de mettre l’accent sur les concepts de services et d’interaction. Nous avons ainsi défini un modèle de services, un modèle de composants et un modèle d’agents. Enfin, un modèle mixte appelé CASOM, Component Agent Service Oriented Model, permet de spécifier une application via une combinaison des trois domaines précédents. Ensuite, des règles de correspondances ont été définies entre les quatre modèles pour pouvoir par exemple transformer une spécification agents en une spécification composants ou mixte. L'implémentation de ces transformations a été réalisée en langage ATL (ATLAS Transformation Language). / The presented work considers problems related to multi-domain software architecture for the development of distributed applications. These applications are large-scaled, heterogeneous, open and complex software systems. Traditional approaches such as object-oriented are no longer sufficient to represent such complex systems. These trends lead to the emergence of higher-level approaches such as service-oriented, components or agents. Each one of these approaches offers interests and characteristics in the development of distributed applications. Services provide an abstraction and interoperability in a large scale. Abstraction is in the sense that a service can specify a functional element without specifying how this element is implemented. The components are a robust approach based on composition and reusability through their clearly defined interfaces. Agents are elements which are characterized by dynamic goal directed behaviours and high-level interactions with other agents forming the application, seen as an organization for collaborative services. From a conceptual point of view, the service can be seen as the “business” model of an application, while components and agents are the implementation models. The study of these different domains, with their related models, showed that the components and agents approaches are complementary; the strengths of one approach overcome the weaknesses of the other. Therefore, we are interested in the integration of these two approaches in a single design approach. This allows an approach to benefit from the interests of the other, on one hand and the use of agents and components jointly in the design of an application on the other hand. To reach our objective, we consider services as pivot of interaction between agents and components. The result of our analysis leads us to develop a design process based on Model-Driven Engineering which contains four conceptual models (Domain Specific Languages) with the main interest of focusing on the concepts of services and interaction. We then defined a service, component and agent models. Finally, a hybrid model called CASOM, Component Agent Service Oriented Model, was proposed that allows application specification via a combination of the three domains. Then, mapping rules have been defined between the four models in order to transform agents specification into components specification or mixed. The implementation of these transformations was done in ATL language (ATLAS Transformation Language).

Automobile système embarqué est une architecture distribuée de l'ordinateur des applications basées sur. La prolifération des systèmes embarqués dans une automobile a apporté de nombreux avantages,tels que le remplacement du système mécanique ancienne avec capteur électronique en réseau et desactionneurs, par exemple, dans des applications telles suspensions adaptatives. Le remplacement des systèmes mécaniques avec ceux électroniques et l'intégration de nouvelles fonctionnalités dans l'électronique soulève une grave préoccupation, c'est de fournir des garanties que ces systèmes embarqués seront en mesure d'effectuer, même dans des environnements difficiles, en particulier dans un système critique pour la sécurité comme un automobile. De plus, ceux-ci l'actualité informatique applications à la demande, imposée par un processus physique.Par exemple, pour éviter un événement catastrophique comme un accident de la demande de freinage doit répondre aux contraintes de minutage. Ce qui implique que la durée de temps entre l'instance de l'application du frein (à la pédale de frein) et l'instance de l'actionnement au niveau des roues d'un véhicule automobile doit être inférieure à la limite. En outre, l'application de freinage est généralement répartie sur le nombre de nœuds, qui sont embarqués communicants les uns avec les autres en utilisant une ressource de communication partagée. Par conséquent, il est important que nous fournissons des garanties que la demande, individuellement et collectivement, est atteinte de ses contrainte temporelle; qui est dans la composition de plusieurs nœuds embarqués. En outre, la prolifération des applications informatiques est également livré avec une hétérogénéité croissante et la complexité de l'architecture intégrée, ce qui conduira à l'augmentation de la complexité de l'analyse pour les systèmes automobiles.Par conséquent, il ya un besoin croissant d'assurer que ces systèmes automobiles embarqués répondre à des contraintes temporelles et de fournir des garanties de sécurité au cours de leur fonctionnement normal ou lors de situations critiques. Cette thèse vise à développer les analyses d'ordonnançabilité pour systèmes automobiles et les réseaux intégrés, avec le but de faciliter,d'une manière rentable et fiable, la conception et l'analyse des systèmes embarqués automobiles. Les analyses sont élaborées et appliquées dans le contexte de l'automobile; de ​​façon à réduire le risque d'échec en raison de délai: les limites du matériel; frais généraux de mise en œuvre, et les interférences dues à la circulation probaliste / Automotive embedded system is a distributed architecture of computer-based applications. The proliferation of embedded systems in an automobile has brought numerous benefits; such as replacement of old mechanical system with networked electronic sensor and actuators, for example, in applications like adaptive suspensions. The replacement of mechanical systems with electronic onesand the integration of new functionality in electronics raises a serious concern; that is to provide guarantees that these embedded systems will be able to perform, even in harsh environments, particularly in a safety-critical system like an automobile.Moreover, these computer-based applications demand timeliness, imposed by a physical process. For example, to avoid a catastrophic event like a crash the braking application has to meet thetiming-constraints. This implies that the time duration between the instance of application of the brake (at brake pedal) and the instance of actuation at the wheels of an automobile should be less than the deadline. Moreover, the braking application is usually spread over number of embedded nodes, which are communicating with each other using a shared communication resource. Therefore, it is important that we provide some guarantees that an application, individually and collectively, is meeting its timing constraint; that is in the composition of multiple embedded nodes. Moreover, theproliferation of computer-based applications also comes with an increasing heterogeneity and complexity of the embedded architecture; which lead to the increase in the complexity of the analysis for the automotive systems Therefore, there is an increasing need to ensure that these automotive embedded systems meet temporal constraints and provide safety guarantees during their normal operation or during critical situations. This thesis aims at developing the schedulability analyses for automotive systems and embedded networks; with the aim to facilitate, in a cost-effective and reliable manner, the design and analysis of automotive embedded systems. The analyses are developed and applied in the automotive context; so as to reduce the risk of deadline failure due to: hardware limitations ; implementation overheads; and nterference due to probabilistic traffic

À l'heure actuelle, les dispositifs embarqués regroupent une grande variété d'applications, ayant des fonctionnalités complexes et demandant une puissance de calcul de plus en plus importante. Ils évoluent actuellement de systèmes multiprocesseur sur puce vers des architectures many-core et posent de nouveaux défis au développement de logiciel embarqué. En effet, Il a classiquement été guidé par les performances et donc par les besoins spécifiques des plates-formes. Or, cette approche s'avère trop couteuse avec les nouvelles architectures matérielles et leurs évolutions rapprochées. Actuellement, il n'y a pas un consensus sur les environnements à utiliser pour programmer les nouvelles architectures embarquées. Afin de permettre une programmation plus rapide du logiciel embarqué, la chaîne de développement a besoin d'outils pour la mise au point des applications. Cette mise au point s'appuie sur des techniques d'observation, qui consistent à recueillir des informations sur le comportement du système embarqué pendant l'exécution. Les techniques d'observation actuelles ne supportent qu'un nombre limité de processeurs et sont fortement dépendantes des caractéristiques matérielles. Dans cette thèse, nous proposons EMBera~: une approche à base de composants pour l'observation de systèmes multiprocesseurs sur puce. EMBera vise la généricité, la portabilité, l'observation d'un grand nombre d'éléments, ainsi que le contrôle de l'intrusion. La généricité est obtenue par l'encapsulation de fonctionnalités spécifiques et l'exportation d'interfaces génériques d'observation. La portabilité est possible grâce à des composants qui, d'une part, ciblent des traitements communs aux MPSoCs, et d'autre part, permettent d'être adaptés aux spécificités des plates-formes. Le passage à l'échelle est réussi en permettant une observation partielle d'un système en se concentrant uniquement sur les éléments d'intérêt~: les modules applicatifs, les composants matériels ou les différents niveaux de la pile logicielle. Le contrôle de l'intrusion est facilité par la possibilité de configurer le type et le niveau de détail des mécanismes de collecte de données. L'approche est validée par le biais de différentes études de cas qui utilisent plusieurs configurations matérielles et logicielles. Nous montrons que cette approche offre une vraie valeur ajoutée dans le support du développement de logiciels embarqués. / Embedded software development faces new challenges as embedded devices evolve from Multiprocessor Systems on Chip (MPSoC) with heterogeneous CPU towards many-core architectures. The classical approach of optimizing embedded software in a platform-specific way is no longer applicable as it is too costly. Moreover, there is no consensus on the programming environments to be used for the new and rapidly changing embedded architectures. MPSoC software development needs debugging tools. These tools are based on observation techniques whose role is to gather information about the embedded system execution. Current techniques support only a limited number of processors and are highly dependent on hardware characteristics. In this thesis, we propose EMBera, a component-based approach to MPSoC observation. EMBera aims at providing genericity, portability, scalability and intrusion control. Genericity is obtained by encapsulating specific embedded features and exporting generic observation interfaces. Portability is achieved through components targeting common treatments for MPSoCs but allowing specialization. Scalability is achieved by observing only the elements of interest from the system, namely application modules, hardware components or the different levels of the software stack. Intrusion control is facilitated by the possibility to configure the type and the level of detail of data collection mechanisms. The EMBera approach is validated by different case studies using different hardware and software configurations. We show that our approach provides a real added value in supporting the embedded software development.