Recently, consumer electronics industry has known a spectacular growth that would have not been possible without pushing the integration barrier further and further. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) inertial sensors (e.g. accelerometers, gyroscopes) provide high performance, low power, low die cost solutions and are, nowadays, embedded in most consumer applications. In addition, the sensors fusion has become a new trend and combo sensors are gaining growing popularity since the co-integration of a three-axis MEMS accelerometer and a three-axis MEMS gyroscope provides complete navigation information. The resulting device is an Inertial measurement unit (IMU) able to sense multiple Degrees of Freedom (DoF). Nevertheless, the performances of the accelerometers and the gyroscopes are conditioned by the MEMS cavity pressure: the accelerometer is usually a damped system functioning under an atmospheric pressure while the gyroscope is a highly resonant system. Thus, to conceive a combo sensor, aunique low cavity pressure is required. The integration of both transducers within the same low pressure cavity necessitates a method to control and reduce the ringing phenomena by increasing the damping factor of the MEMS accelerometer. Consequently, the aim of the thesis is the design of an analog front-end interface able to sense and control an underdamped three-axis MEMSaccelerometer. This work proposes a novel closed-loop accelerometer interface achieving low power consumption The design challenge consists in finding a trade-off between the sampling frequency, the settling time and the circuit complexity since the sensor excitation plates are multiplexed between the measurement and the damping phases. In this context, a patenteddamping sequence (simultaneous damping) has been conceived to improve the damping efficiency over the state of the art approach performances (successive damping). To investigate the feasibility of the novel electrostatic damping control architecture, several mathematical models have been developed and the settling time method is used to assess the damping efficiency. Moreover, a new method that uses the multirate signal processing theory and allows the system stability study has been developed. This very method is used to conclude on the loop stability for a certain sampling frequency and loop gain value. Next, a 0.18μm CMOS implementation of the entire accelerometer signal chain is designed and validated.

Le centre civique de Bucarest est le projet étudié d'une façon approfondie et il devient progressivement, avec l'avancement de cette thèse, l'élément de référence qui nous permet de faire des parallèles et des comparaisons avec d'autres projets construits sous un régime totalitaire. La confrontation directe entre des réponses architecturales différentes a le mérite de mettre en exergue des traits communs de l'acte d'édifier et ses conséquences dans l'atmosphère urbaine, en un mot, d'identifier la production architecturale totalitaire. Elle permet aussi de souligner le parcours intellectuel que les dictateurs empruntent pour arriver à imaginer et matérialiser le monde qui est le leur. L'architecture est une expression incontournable, une dimension inéluctable pour la compréhension de l'esprit totalitaire.

La recherche tente d'assembler divers fragments de différentes branches mathématiques en un seul corps du savoir mathématique qui est pertinente d'un point de vue de la conception architecturale, comprise dans huit chapitres. Le premier chapitre traite principalement les conséquences philosophiques de cette prise de position entre l'architecture et les mathématiques; expliquant le contexte de leur relation et éclairer la nature esthétique de la recherche. Dans le chapitre deux, nous essayons de préparer la fondation pour les constructions mathématiques, à savoir examiner la relation entre la géométrie et de la perception. Nous expliquons aussi la différence entre les espaces formels et physiques, et nous définissons formellement les notions de base de la spatialité en utilisant la topologie et enfin nous construisons le principal objet géométrique de la recherche, qui est la variété différentiable (en particulier à deux dimensions à savoir la surface). La logique de structuration des constructions mathématiques dans la recherche provient essentiellement de l'approche intuitive de la conception architecturale de définir d'abord une forme de base, puis appliquer des modifications. Par conséquent, nous avons deux parties générales des constructions mathématiques la première est la définition des formes et la deuxième partie est les opérations sur les formes. Dans le chapitre trois, nous donnons une explication de la différence entre nos deux types principaux de définitions de formes à savoir la définition paramétrique et la définition algébrique. Dans le chapitre quatre, nous donnons une explication sur les deux principales techniques de définitions de forme utilisés par les logiciels de CAO à savoir les meshes et les splines (en particulier les NURBS). Ceci est couplé avec une réflexion philosophique sur l'utilisation de logiciels de CAO et de sa relation à la connaissance géométrique, et sur une perspective plus large, la relation entre cette recherche et l'architecture numérique. Dans les trois chapitres suivants, nous définissons trois types d'opérations différentes qui peuvent être appliquées à des formes que nous avons définies, à savoir les opérations algébriques, analytiques et algorithmiques. Comme il ressort de leurs noms, ces opérations correspondent aux différentes branches de la géométrie: la géométrie affine (en particulier euclidienne) et la géométrie projective, puis la géométrie différentielle et enfin la géométrie combinatoire et computationnelle. Dans le chapitre cinq, l'accent est sur les opérations algébriques, nous commençons par expliquer les différents espaces en question et de passer ensuite la notion de la symétrie par lesquels ces différents types de géométrie sont constitués une dans l'autre (cf. programme d'Erlangen). Dans le chapitre six, nous nous concentrons sur la géométrie différentielle (en particulier des courbes et surfaces), avec une variété de résultats analytiques qui permet un large éventail d'outils et techniques de conception. Tous ces résultats sont couplés avec des exemples des conceptions architecturales élaborées à l'aide de ces calculs. Dans le chapitre sept nous déplaçons vers des opérations algorithmiques, qui sont divisés en deux parties: la première partie traite de géométrie combinatoire et computationnelle et la seconde porte sur les méthodes d'optimisation tels que les algorithmes génétiques. Nous concluons finalement la recherche au chapitre huit, dans lequel nous revenons une fois de plus à nos réflexions philosophiques. Nous prenons trois grandes idéologies en architecture à savoir, le fonctionnalisme, la sémiotique et la phénoménologie et essayer de voir comment cette recherche se rapporte aux leurs points de vue

Un bâtiment ne parle pas, mais il communique d'une autre manière des messages qui sont le reflet des idées des architectes. Si l'architecture est un langage, si elle est une " écriture d'idées ", alors comment rendre l'idée visible ? Comment peut-on, dans un sens métaphorique, faire parler un bâtiment ? Nous proposons alors une hypothèse analogique : " Si le bâtiment parlait alors il parlerait chinois ". Cette hypothèse oriente nos recherches vers l'étude des rapports entre langage architectural et langage naturel. À l'intérieur de ce champ interdisciplinaire, l'écriture graphique et idéographique chinoise devient notre objet référentiel. Les caractères chinois unifient la forme et le sens en même temps, ils proposent une figuration des idées fondée sur le système idéographique. De par sa logique combinatoire et ses procédés rhétoriques, le processus de figuration des caractères chinois est un processus de transformation de formes simples vers des formes complexes, passant de significations limitées à des significations riches. Ce processus de conception de caractères montre également une série de schèmes idéographiques qui pourrait constituer un système méthodologique de sémantisation pour la représentation architecturale. Ainsi, l'écriture idéographique et l'écriture architecturale, pris comme deux processus de figuration peuvent parallèlement se comparer, et l'écriture idéographique pourrait proposer un outil conceptuel pour l'écriture architecturale. Il s'agit d'examiner un nouveau modèle linguistique qui pourrait être utile pour la conception de l'architecture contemporaine.

Le thème de recherche abordé dans cette HDR porte sur la conception d'architectures matérielles spécialisées, et sur leur utilisation dans le domaine des systèmes embarqués (par exemple les réseaux de capteurs) et du calcul haute performance (bioinformatique, recherche dans les flux multimédias). Ce thème de recherche est développé sur trois axes interdépendants, brièvement décrits ci-dessous. Tout d'abord la conception de plateformes matérielles de type " systèmes de stockage intelligents " basées sur des technologies de logique programmable. L'objectif est de proposer des systèmes capables de traiter les données à la volée directement en sortie du support de stockage (disque magnétique, mémoire Flash), en utilisant des filtres mis en œuvre sous la forme de coprocesseurs spécialisés. Ce travail à donné lieu à la réalisation de deux prototypes de machines (RDISK et REMIX) ainsi qu'à leur validation sur plusieurs cas d'études. Ensuite, la conception d'accélérateurs matériels spécialisés et massivement parallèles, pour des applications de calcul intensif issues de la bioinformatique et du traitement de données multimédia. Nous nous sommes en particulier intéressés à des algorithmes de recherche de similarités entre séquences, basés sur la notion de profil de Markov (logiciel HMMER), ainsi qu'à des algorithmes de recherche d'images par le contenu. Enfin, les outils d'aide à la conception d'architectures spécialisées à partir de spécifications de haut niveau. Dans ce contexte, nous avons proposé un flot de conception complet pour la conception de nœuds de réseau de capteurs ultra faible consommation. Nous nous sommes également intéressés aux problèmes de génération automatique d'accélérateurs pour nids de boucles, notamment au travers d'un flot de transformation source à source de boucles ciblant en sortie des outils de synthèse de haut niveau " C to hardware ".

L'ère du multi-cœur est arrivée. Les fournisseurs continuent d'ajouter des cœurs aux puces et avec davantage de cœurs, les consommateurs sont persuadés de transformer leurs ordinateurs en plateformes. Cependant, très peu d'applications sont optimisées pour les systèmes multi-cœurs. Il reste difficile de développer efficacement et de façon rentable des applications parallèles. Ces dernières années, de plus en plus de chercheurs dans le domaine de la HPS ont commencé à utiliser les GPU (Graphics Processing Unit, unité de traitement graphique) pour accélérer les applications parallèles. Une GPU est composée de nombreux cœurs plus petits et plus simples que les processeurs de CPU multi-cœurs des ordinateurs de bureau. Il n'est pas difficile d'adapter une application en série à une plateforme GPU. Bien que peu d'efforts soient nécessaires pour adapter de manière fonctionnelle les applications aux GPU, les programmeurs doivent encore passer beaucoup de temps à optimiser leurs applications pour de meilleures performances. Afin de mieux comprendre le résultat des performances et de mieux optimiser les applications de GPU, la communauté GPGPU travaille sur plusieurs thématiques intéressantes. Des modèles de performance analytique sont créés pour aider les développeurs à comprendre le résultat de performance et localiser le goulot d'étranglement. Certains outils de réglage automatique sont conçus pour transformer le modèle d'accès aux données, l'agencement du code, ou explorer automatiquement l'espace de conception. Quelques simulateurs pour applications de GPU sont également lancés. La difficulté évidente pour l'analyse de performance des applications de GPGPU réside dans le fait que l'architecture sous- jacente de la GPU est très peu documentée. La plupart des approches développées jusqu'à présent n'étant pas assez bonnes pour une optimisation efficace des applications du monde réel, et l'architecture des GPU évoluant très rapidement, la communauté a encore besoin de perfectionner les modèles et de développer de nouvelles approches qui permettront aux développeurs de mieux optimiser les applications de GPU. Dans ce travail de thèse, nous avons principalement travaillé sur deux aspects de l'analyse de performance des GPU. En premier lieu, nous avons étudié comment mieux estimer les performances des GPU à travers une approche analytique. Nous souhaitons élaborer une approche suffisamment simple pour être utilisée par les développeurs, et permettant de mieux visualiser les résultats de performance. En second lieu, nous tentons d'élaborer une approche permettant d'estimer la limite de performance supérieure d'une application dans certaines architectures de GPU, et d'orienter l'optimisation des performances.

L'objectif de cette thèse est la proposition de nouvelles solutions dans le domaine des systèmes de test et de simulation avioniques et ce, à plusieurs niveaux. Dans un premier temps, nous avons proposé un modèle d'exécution dynamique permettant d'unifier les métiers du test et de la simulation, de répondre aux contraintes imposées, d'apporter de nouvelles possibilités et ainsi d'accélérer le cycle de développement des futurs équipements embarqués. Ensuite, un support matériel basé sur une architecture hétérogène CPU-FPGA a été défini afin de répondre à la problématique proposée et aux contraintes imposées par le domaine d'application telles que le respect du temps-réel et la capacité de reconfiguration dynamique hétérogène. A ce support matériel, est venue s'ajouter une méthodologie de développement permettant une meilleure prise en charge du code "legacy" de l'industriel. Enfin, un environnement unifié temps réel mou pour le test et la simulation avionique a été mis en avant, permettant de diminuer les coûts liés à la maîtrise et à la maintenance d'un nouvel environnement. Finalement, une étude de cas a permis de mettre en avant les capacités de reconfiguration dynamique et les performances de l'environnement développé.

L'étude examine les rapports entre théorie de l'architecture et réflexions sur l'art à la fin de l'âge classique. À travers l'analyse du discours sur l'architecture, en considérant l'architecte comme un auteur, la recherche envisage la question de l'expressivité de l'objet architectural. Elle porte sur l'esthétique des architectes, en tant que théorie de la sensation du beau. Deux mots sont ainsi étudiés dans leur discours : caractère et type. Deux concepts qui résument à eux seuls deux théories de l'art antagonistes, car ils renvoient à deux visions du monde distinctes : celui de Blondel, Boullée et Ledoux, qui se tient au plus près de la nature, et celui de Quatremère de Quincy, qui est déjà rentré dans l'Histoire. L'enquête s'arrête sur son rôle déterminant dans le paysage artistique de la France du 19ème siècle, et sur son application à y introduire une théorie de l'art idéaliste empruntée à la critique d'art allemande et écossaise. En forgeant le concept de type, Quatremère de Quincy a contribué à renverser durablement les valeurs des architectes, jusqu'au 20ème siècle, en imposant une conception universaliste et abstraite contre une appréhension empirique de la réalité, une représentation de l'imagination contre une réflexion par l'entendement discursif, une imitation idéale contre l'antique principe d'imitation de la nature. Le concept de type idéal a été forgé à l'appui des écrits des philosophes, des naturalistes et des philologues, qui eurent de tout temps une forte influence sur les théories artistiques. Aussi, l'étude se propose d'inscrire le discours de l'architecte dans un champ épistémologique plus général pour confronter sa parole à celles de ces savants et penseurs. À travers l'analyse comparée des notions d'imitation, de jugement de goût et de style, thèmes centraux des théories sur l'architecture, l'étude questionne la place de l'histoire dans le processus conceptuel, ainsi que le rôle de la mémoire et de l'habitude au moment de la réception de l'œuvre

L'omniprésence des ordinateurs et la demande de toujours plus de puissance poussent les architectes processeur à chercher des moyens d'augmenter les performances de ces processeurs. La tendance actuelle est de répliquer sur une même puce plusieurs c\oe urs d'exécution pour paralléliser l'exécution. Si elle se poursuit, les processeurs deviendront massivement multic\oe urs avec plusieurs centaines voire un millier de c\oe urs disponibles. Cependant, la loi d'Amdahl nous rappelle que l'augmentation de la performance séquentielle sera toujours nécessaire pour améliorer les performances globales. Une voie essentielle pour accroître la performance séquentielle est de perfectionner le traitement des branchements, ceux-ci limitant le parallélisme d'instructions. La prédiction de branchements est la solution la plus étudiée, dont l'intérêt dépend essentiellement de la précision du prédicteur. Au cours des dernières années, cette précision a été continuellement améliorée et a atteint un seuil qu'il semble difficile de dépasser. Une autre solution est d'éliminer les branchements et de les remplacer par une construction reposant sur des instructions prédiquées. L'exécution des instructions prédiquées pose cependant plusieurs problèmes dans les processeurs à exécution dans le désordre, en particulier celui des définitions multiples. Les travaux présentés dans cette thèse explorent ces deux aspects du traitement des branchements. La première partie s'intéresse à la prédiction de branchements. Une solution pour améliorer celle-ci sans augmenter la précision est de réduire le coût d'une mauvaise prédiction. Cela est possible en exploitant la reconvergence de flot de contrôle et l'indépendance de contrôle pour récupérer une partie du travail fait par le processeur sur le mauvais chemin sur les instructions communes aux deux chemins pour éviter de le refaire sur le bon chemin. La deuxième partie s'intéresse aux instructions prédiquées. Nous proposons une solution au problème des définitions multiples qui passe par la prédiction sélective de la valeur des prédicats. Un mécanisme de rejeu sélectif est utilisé pour réduire le coût d'une mauvaise prédiction de prédicat.

Les travaux décrits dans cette thèse s'articulent autour des architectures de communication en réseaux locaux et réseaux distants pour les applications de simul! ation distribuée interactive, particulièrement dans le cadre d! u projet Platsim. Nous avons traité dans un premier temps, les aspects gestion de la QoS pour les simulations distribuées basées sur les middlewares HLA et DDS en réseaux locaux, et ensuite nous avons étendu cette contribution avec DDS sur des réseaux grandes distances. La première contribution consiste à enrichir PlatSim par un modèle formel pour la gestion de la QoS que nous avons implémentée sur HLA pour combler les manques de QoS dont souffre ce middleware. Ensuite, nous avons proposé une architecture pour l'interconnexion des simulateurs distribués avec le middleware DDS. L'utilisation de DDS est intéressante pour la simplicité de son implémentation et ses performances de communication déjà prouvées sur des systèmes complexes. Dans la deuxième contribution, nous avons développé un algorithme de navigation à l'estime (dead-reckoning) pour l'anticipation du comportement des entités simulées. Cette approche permet d'émuler leur comportement lors de la déterm! ination de l'erreur maximale admissible satisfaisant les contraintes de la QoS requise, ce qui, en cas de défaillance du système de communication, permet d'estimer le comportement des objets simulés. Ensuite, nous avons présenté une proposition pour l'interconnexion des simulations distribuées DDS et cette approche de dead-reckoning, par deux mécanismes différents: dans un premier temps, nous avons montré qu'il est possible d'utiliser le service de routage DDS pour mettre en place un "pont-fédéré" DDS permettant d'interconnecter des domaines DDS différents dans un même domaine IP, et ensuite nous avons proposé un "Proxy DDS" qui permet d'interconnecter des simulations DDS situées dans des domaines DDS différents et des domaines IP hétérogènes. Enfin, nos deux dernières contributions con cernent l'étude et la mise en place d'une architecture de communication à grande distance à QoS garantie pour les simulations distribuées sur DDS. Tout d'abord, nous avons présenté! une architecture de signalisation de la QoS pour en se basant! sur l'u tilisation conjointe du protocole COPS et de la signalisation SIP. Ensuite, nous avons étendu des travaux réalisés au LAAS-CNRS dans le cadre du projet européen EuQoS. Nous avons alors utilisé des composants de cette architecture que nous avons adaptés pour fournir, à l'utilisateur final ou à l'administrateur de l'application, des interfaces simples lui permettant de demander le type de service requis pour son application sans avoir besoin de changer le protocole de signalisation.