La récente évolution de l'informatique a ouvert la voie à de nouveaux types d'applications. En effet, la convergence de l'Internet et de l'informatique ubiquitaire permet le développement d'applications intégrant le monde virtuel dans le monde physique. Cependant, cette convergence a vu émerger de nouveaux besoins tel que le dynamisme. Bien que de nombreux travaux aient étudié cette propriété, la création d'applications pouvant évoluer et réagir aux changements environnementaux et contextuels reste très complexe. <br />Cette thèse s'intéresse à la conception, au développement et à l'exécution d'applications dynamiques. L'approche proposée s'appuie sur les récents efforts réalisés autour des modèles à composant. En effet, iPOJO, le modèle réalisé, combine l'approche à service et la programmation par composant afin d'introduire des caractéristiques de dynamisme au sein d'un modèle à composant. iPOJO propose un langage de composition permettant la conception d'applications nativement dynamiques, tout en facilitant le développement des ces applications. Celles-ci sont décrites de manière à réduire le couplage avec des implémentations de composants spécifiques. Enfin, iPOJO fournit une machine d'exécution. Cette machine propose des mécanismes d'introspection, de reconfiguration et d'extensibilité permettant la supervision d'applications ainsi que l'adaptabilité de cette plate-forme iPOJO à différents domaines. <br />L'implémentation d'iPOJO est hébergée sur le projet Apache Felix. Elle est actuellement utilisée dans différents projets industriels tel que des plates-formes domestiques, le serveur d'applications JEE JOnAS ainsi que l'intergiciel pour téléphone mobile OW2 uGASP.

Nombre d'applications ont pour comportement principal l'attente d'un événement venant d'un environnement extérieur, la préparation d'un résultat et l'exécution d'actions sur cet environnement. Les interfaces graphiques et les systèmes avioniques en sont des exemples. Le paradigme SCC, pour sense-compute-control, est particulièrement adapté à la description de ces applications. Le développement d'applications suivant ce paradigme est complexe à cause du manque de cadre conceptuel et d'outils de support.Cette thèse propose un cadre conceptuel dédié au paradigme SCC et se concrétise par un langage de description d'architectures. À partir d'une description dans ce langage, un framework de programmation peut être généré. Il guide l'implémentation d'une application grâce à un support dédié et vérifie que cette implémentation est conforme à l'architecture décrite. Les contributions de cette thèse sont évaluées suivant des critères d'expressivité, d'utilisabilité et de productivité. / Numerous applications have, as their main behavior, to wait for information coming from a foreign environment, to prepare a result, and to execute actions on this environment. Graphical user interfaces and avionic systems are two examples. The SCC paradigm, for Sense–Compute–Control, is dedicated to the description of such applications. Developing applications with this paradigm is made difficult by the lack of conceptual framework and tool support.This thesis proposes a conceptual framework dedicated to the SCC paradigm which is materialized by an architecture description language named DiaSpec. This language provides a framework to support the development of an SCC application, assigning roles to the stakeholders and providing separation of concerns. This thesis also proposes dedicated programming support. Indeed, from DiaSpec descriptions a dedicated programming framework is generated in a target language. This programming framework guides the implementation of an SCC application and raises the level of abstraction of this implementation with both high-level and dedicated mechanisms. This programming framework is designed to ensure conformance of the implementation to its architecture described in DiaSpec by leveraging the target language type system. Contributions of this thesis are evaluated through three criteria: expressiveness, usability and productivity.

Lors du développement des applications ubiquitaires, il est essentiel de définir des politiques de sécurité et de développerdes mécanismes de sécurité pour assurer la confidentialité et l’intégrité des applications. De nombreux langages de spécification de politiques se concentrent uniquement sur leur puissance d’expression. Les défis émergents dans les systèmes ubiquitaires ne peuvent pas être résolus par ces approches. Par exemple, la sensibilité au contexte est un élément central des systèmes ubiquitaires. Les approches existantes tiennent rarement compte des informations contextuelles dans leurs langages. Cette thèse propose une approche générative pour spécifier et implanter les politiques de sécurité dans les applications ubiquitaires. Pour définir une politique de sécurité, nous proposons un langage de spécification qui tient compte des informations contextuelles. Il permet aux développeurs de spécifier les règles de la politique et les entités requises (e.g. la description spatiale, les rôles, le contexte). Les politiques sont implémentés par des systèmes de réécriture, ce qui offre une grande puissance de vérification. Pour appliquer une politique, nous proposons une architecture qui intègre les concepts importants des politiques de sécurité (sujet, contexte, objet) dans des applications ubiquitaires. Pour mettre en oeuvre notre approche, nous avons enrichi une approche existante pour le développement des applications ubiquitaires. La spécification de la politique de sécurité et la description de l’application ubiquitaire enrichie sont utilisées pour générer un canevas de programmation qui facilite l’implémentation des mécanismes de sécurité, tout en séparant les aspects sécurités de la logique applicative. / When developing pervasive computing applications, it is critical to specify security policies and develop security mechanisms to ensure the confidentiality and integrity of the applications. Numerous policy specification languages only focus on their expressive power. The emerging challenges in pervasive computing systems can not be fulfilled by these approaches. For instance, context awareness is a central aspect of pervasive computing systems. Existing approaches rarely consider context information in their language.This thesis proposes a generative approach dedicated to specifying and enforcing security policies in pervasive computingapplications. To specify a policy, we propose a context-aware policy specification language which helps developers to specify policy rules and required entities (e.g. spatial description, roles, context information). Policies are implemented by term rewriting systems which offers great verification power. To enforce a policy, we propose an architecture that embeds important concepts of security policies (subject, object, security related context) into pervasive computing applications. To apply our approach, we enriched an existing approach which is dedicated to develop pervasive computing applications. Based on the policy specification and the enriched pervasive computing application descriptions, a dedicated programming framework is generated. This framework guides the implementation and raises the level of abstraction which can reduce the workloads of developers.

Malgré des progrès récents, développer une application d'informatique ubiquitaire reste un défi à cause d'un manque de canevas conceptuels et d'outils aidant au développement. Ce défi implique de prendre en charge des objets communicants hétérogènes, de surmonter la complexité des technologies de systèmes distribués, de définir l'architecture d'une application, et d'encoder cela dans un programme. De plus, tester des applications d'informatique ubiquitaire est problématique car cela implique d'acquérir, de tester et d'interfacer une variété d'entités logicielles et matérielles. Ce procédé peut rapidement devenir coûteux en argent et en temps lorsque l'environment ciblé implique de nombreuses entités.Cette thèse propose une méthodologie outillée pour développer et tester des applications d'informatique ubiquitaire. Notre méthodologie fournit tout d'abord le langage de conception DiaSpec. Ce langage permet de définir une taxonomie d'entités spécifiques à un domaine applicatif, s'abstrayant ainsi de leur hétérogénéité. Ce langage inclut également une couche permettant de définir l'architecture d'une application. Notre suite outillée fournit un compilateur qui, à partir de descriptions DiaSpec, génère un canevas de programmation guidant les phases d'implémentation et de test. Afin d'aider à la phase de test, nous proposons une approche de simulation et un outil intégré dans notre méthodologie outillée : l'outil DiaSim. Notre approche utilise le support de test généré par DiaSpec pour tester les applications de manière transparente dans un environnement physique simulé. La simulation d'une application est rendue graphiquement dans un outil de visualisation 2D.Nous avons combiné DiaSim avec un langage dédié permettant de décrire les phénomènes physiques en tant qu'équations différentielles. Cette combinaison nous permet une simulation réaliste des applications d'informatique ubiquitaire. DiaSim a été utilisé pour simuler des applications dans des domaines applicatifs variés. Notre approche de simulation a également été appliquée à un système avionique, démontrant la généralité de notre approche de simulation. / Despite much progress, developing a pervasive computing application remains a challenge because of a lack of conceptual frameworks and supporting tools. This challenge involves coping with heterogeneous devices, overcoming the intricacies of distributed systems technologies, working out an architecture for the application, and encoding it into a program. Moreover, testing pervasive computing applications is problematic because it requires acquiring, testing and interfacing a variety of software and hardware entities. This process can rapidly become costly and time-consuming when the target environment involves many entities.This thesis proposes a tool-based methodology for developing and testing pervasive computing applications. Our methodology first provides the DiaSpec design language that allows to define a taxonomy of area-specific building-blocks, abstracting over their heterogeneity. This language also includes a layer to define the architecture of an application. Our tool suite includes a compiler that takes DiaSpec design artifacts as input and generates a programming framework that supports the implementation and testing stages.To address the testing phase, we propose an approach and a tool integrated in our tool-based methodology, namely DiaSim. Our approach uses the testing support generated by DiaSpec to transparently test applications in a simulated physical environment. The simulation of an application is rendered graphically in a 2D visualization tool.We combined DiaSim with a domain-specific language for describing physical environment phenomena as differential equations, allowing a physically-accurate testing. DiaSim has been used to simulate various pervasive computing systems in different application areas. Our simulation approach has also been applied to an avionics system, which demonstrates the generality of our parameterized simulation approach.

La migration récente des plateformes mono-cœur vers multi-cœur, dans le domaine automobile, révèle de grands changements dans le processus de développement du logiciel embarqué. Tout d’abord, les concepteurs de logiciel ont besoin de nouvelles méthodes leur permettant de combler le fossé entre la description des applications (versus Autosar) et le déploiement de tâches. Deuxièmement, l’utilisation du multi-cœur doit assurer la compatibilité avec les contraintes liées aux aspects temps-réel et à la Sûreté de fonctionnement. Au final, les développeurs ont besoins d’outils pour intégrer de nouveaux modules dans leur système multi-cœur. Confronter aux complexités ci-dessus, nous avons proposé une méthodologie afin de repartir, de manière optimale, les applications sous forme de partitions logiques. Nous avons ainsi intégré dans notre processus de développement, un outil de distribution des traitements d’un système embarqué sur différents processeurs et compatible avec le standard AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture). Les solutions de partitionnement traitent simultanément l’allocation des applications ainsi que la politique d’ordonnancement. Le périmètre d’étude du partitionnement est automatique, les solutions trouvées étant évaluées par nos fonctions de coût. Elles prennent aussi en compte des critères tels que, le coût de communication inter-cœur, l’équilibrage de la charge CPU entre les cœurs et la gigue globale. Pour la partie ordonnancement, nous présentons une formalisation des dépendances sous forme périodiques pour répondre au besoin automobile. L’algorithme d’ordonnancement proposé prend en compte cette spécificité ainsi que les contraintes temps-réel et fonctionnelles, assurant l’applicabilité de notre méthodologie dans un produit industriel. Nous avons expérimenté nos solutions avec une application de type contrôle moteur, sur une plateforme matérielle multi-cœur. / The recent migration from single-core to multi-core platforms in the automotive domain reveals great challenges for the legacy embedded software design flow. First of all, software designers need new methods to fill the gap between applications description and tasks deployment. Secondly, the use of multiple cores has also to remain compatible with real-time and safety design constraints. Finally, developers need tools to assist them in the new steps of the design process. Face to these issues, we proposed a method integrated in the AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) design flow for partitioning the automotive applications onto multi-core systems. The method proposes the partitions solution that contains allocation of application as well as scheduling policy simultaneously. The design space of the partitioning is explored automatically and the solutions are evaluated thanks to our proposed objective functions that consider certain criteria such as communication overhead and global jitters. For the scheduling part, we present a formalization of periodic dependencies adapted to this automotive framework and propose a scheduling algorithm taking into account this specificity. Our defined constraints from real-time aspect as well as functional aspect make sure the applicability of our method on the real life user case. We leaded experiments with a complex and real world control application onto a concrete multi-core platform.

La modélisation et la représentation des architectures logicielles sont devenues une des phases principales du processus de développement des systèmes complexes. En effet, la représentation de l'architecture fournit de nombreux avantages pendant tout le cycle de vie du logiciel. Cependant, pour beaucoup de systèmes existants, aucune représentation fiable de leurs architectures n'est disponible. Afin de pallier cette absence, source de nombreuses difficultés principalement lors des phases de maintenance et d'évolution, nous proposons dans cette thèse une approche, appelée ROMANTIC, visant à extraire une architecture à base de composants à partir d'un système orienté objet existant. L'idée première de cette approche est de proposer un processus quasi-automatique d'identification d'architectures en formulant le problème comme un problème d'optimisation et en le résolvant au moyen de méta-heuristiques. Ces dernières explorent l'espace composé des architectures pouvant être abstraites du système en utilisant la sémantique et la qualité architecturale pour sélectionner les meilleures solutions. Le processus s'appuie également sur l'architecture intentionnelle du système, à travers l'utilisation de la documentation et des recommandations de l'architecte.

Les sgbd orientes objets integrent les concepts des langages a objets et les mécanismes des sgbd. Ces propriétés les rendent bien adaptes au développement de systèmes d'applications regroupant plusieurs applications interactives opérant sur des données persistantes partagées (si, agl...). L'état de l'art développe porte sur la programmation, les bases de données et les interfaces homme-machine et montre qu'il existe différentes techniques spécifiques adaptées au développement de certaines parties de ces applications. Cependant, aucune methode de conception actuelle ne prend en compte la conception complète et détaillée d'un système d'applications et le concepteur est insuffisamment guide pour programmer une application a l'aide d'un sgbdoo. Notre methode mosaic permet de développer un système d'applications programme a l'aide d'un sgbdoo. Notre approche consiste a privilégier une décomposition dirigée par les objets au détriment de l'habituelle séparation entre la base de données et les programmes d'application. Ainsi une application comporte deux composants principaux. Le corps de l'application est constitue d'objets applicatifs, modèles du domaine d'application, et le gestionnaire de dialogue de l'application est compose d'objets interactifs, modèles du dialogue. Les objets applicatifs, persistants ou temporaires, sont a la fois des modules logiciels et des conteneurs de données potentiellement persistantes ou temporaires. Les objets interactifs regroupent les informations et les actions présentées a l'utilisateur et assurent leur cohérence. Un système d'applications est compose d'une base d'objets applicatifs persistants et d'applications. Le modelé mosaic permet d'étudier les dimensions structurelles, fonctionnelles et dynamiques des objets et du système d'applications dans sa globalité. Des langages textuels et graphiques, un outil, une démarche et des regles de traduction de mosaic vers le langage peplom et vers le sgbdoo o2 complètent ce modèle. Nos propositions sont illustrées par un exemple d'application programme a l'aide d'o2

Le secteur électrique est confronté aujourd'hui à de nouveaux défis imposés par la dérégulation du marché d'électricité, la volonté de réduire les émissions de gaz à effet de serre, le développement des nouvelles technologies. Nous assistons à un besoin croissant en terme d'analyse de sûreté de fonctionnement des réseaux de distribution, qui se manifeste par une migration des méthodes utilisées auparavant dans les réseaux de transport vers le niveau de la distribution. Dans une thèse précédente, une méthode de calcul basée sur une simulation Monte Carlo séquentielle a été développée. Une première partie de la présente thèse concerne l'étude des méthodes d'accélération de calculs. Les meilleurs résultats ont été obtenus pour une hybridation des méthodes des Variables Antithétiques et de Stratification. Nous avons abordé ensuite l'étude de faisabilité d'une méthode d'optimisation basée sur des critères de sûreté. L'application choisie a été l'optimisation des stratégies de maintenance préventive des équipements du réseau. Nous avons cherché, pour tous les équipements du système, le nombre optimal de maintenances préventives et la valeur du taux de défaillance maximal quand la maintenance est réalisée, en minimisant le coût total (coût de la maintenance préventive, maintenance corrective et coût d'interruption des clients). Au final, un ensemble de réflexions liées au développement futur d'un outil d'analyse de sûreté a été présenté. Une structure modulaire de l'outil est proposée pour faciliter son utilisation, ainsi que des possibilités de parallélisation des calculs pour une meilleure efficacité.

Les approches de conception et de programmation à base de composants et les architectures logicielles séparent les composants de leurs interconnexions. Ces dernières, souvent appelées connecteurs, possèdent des définitions diverses et contradictoires dans la communauté. Le but de cette thèse est de clarifier le concept de connecteur et de proposer un processus pour son implémentation sous la forme d'un ensemble de générateurs. Ainsi, nous définissons un connecteur comme un élément d'architecture qui évolue et se concrétise durant son cycle de vie. Nous discutons en détails les différents concepts relatifs à ce cycle de vie, et nous les illustrons au travers de la mise en œuvre et l'évaluation d'un connecteur d'équilibrage de charge. Pour finir, nous dressons une classification entre les deux types d'abstraction de communication : les connecteurs et les composants de communication. Ainsi, nous mettons en avant les différences et les principaux critères de choix entre ces deux entités.

L'adaptation dynamique permet de modifier une application en cours d'exécution en fonction des fluctuations de son environnement et des changements des exigences des utilisateurs. De nombreux travaux ont proposé des méthodes et mécanismes pour adapter une application centralisée. Mais, le cas des applications distribuées a été beaucoup moins abordé. En particulier, la distribution du système d'adaptation lui-même est très peu envisagée. Nous proposons dans cette thèse une approche visant à définir une architecture logicielle à base de composants pour permettre la gestion distribuée et coordonnée de l'adaptation dynamique d'applications. Nous définissons un modèle d'architecture logicielle de systèmes d'adaptation qui permet la variabilité des configurations du système et qui inclut des mécanismes spécialisables pour assurer la coordination. Le domaine d'application choisi pour illustrer notre approche d'adaptation est la gestion de données répliquées. Dans ce domaine, nous avons développé un prototype pour la construction de systèmes d'adaptation distribués d'une part, et de systèmes de réplication d'autre part. Le prototype, qui se base sur le modèle de composants Fractal, nous a permis de mener des expérimentations d'adaptation distribuée sur un système de réplication de données en milieu médical pour le suivi d'un patient à domicile.