Un composant est une entité autonome qui interagit avec son environnement par des interfaces correctement spécifiées. Fractive est une implantation du modèle de composants Fractal qui propose des primitives de haut niveau et une sémantique pour la programmation à base de composants Java distribués, asynchrones et hiérarchiques. Fractive propose également une séparation entre aspects fonctionnels et non-fonctionnels, ces derniers permettant un contrôle de l´exécution d´un composant et de son évolution dynamique. Dans cette thèse, nous proposons un outillage formel pour la vérification d´applications construites avec Fractive. Cela permet de vérifier que chaque composant remplit correctement le rôle qui lui a été assigné au sein du système, et que la mise à jour ou le remplacement d´un composant n´engendre pas d´interblocage ou de panne du système. Nous avons défini un nouveau format intermédiaire qui étend les réseaux d´automates communicants, en paramétrisant leurs événements de communication et de traitement. Nous avons ensuite utilisé ce format intermédiaire pour définir les spécifications comportementales d´applications Fractive. Nous considérons que les modèles des composants primitifs sont connus (donnés par l´utilisateur ou par analyse statique). En utilisant la description des composants, nous construisons un contrôleur décrivant le comportement non fonctionnel du composant. La sémantique d´un composant est ensuite générée comme le produit de synchronisation des LTSs de ses sous-composants et du contrôleur. Le système résultant peut être vérifié par rapport aux besoins exprimés dans un ensemble de formules de logique temporelle, comme illustré dans le manuscrit.

Les logiciels d'optimisation constituent une aide au dimensionnement des dispositifs, susceptible d'améliorer la productivité des concepteurs dans l'industrie. Ces logiciels présentent néanmoins certaines limitations, découlant des méthodes d'optimisation utilisées ou liées à la modélisation du dispositif à dimensionner, desquelles il est possible de s'affranchir. Ainsi, l'adjonction à un tel logiciel de méthodes d'optimisation existantes, par ailleurs adaptées au contexte applicatif des composants magnétiques, permet au concepteur de considérer plusieurs objectifs simultanément ou d'intégrer les bases de données de fournisseurs. Une démarche de modélisation basée sur l'emploi de paramètres calculés à partir d'extrema de fonctions autorise quant à elle la prise en compte de manière unifiée des tolérances lors de l'optimisation ainsi que des gabarits, qui caractérisent les filtres électroniques par exemple. Un mode de calcul analytique des inductances de fuite des transformateurs est également proposé, afin d'améliorer la modélisation a priori de ce type de composant aux formats divers.

Disposer au sein dun système miniature, de micro actionneurs puissants intégrables, compatibles MEMS, bas coût et dont lénergie est disponible facilement est un challenge permanent depuis la naissance des microsystèmes dans les années 90 et qui saccentue avec la miniaturisation croissante. Dans les années 95, les matériaux énergétiques ont suscité lintérêt de la communauté scientifique car ils sont une source très intéressante dénergie embarquable. Typiquement, la combustion de composés hydrocarbonés produit 50MJ/kg, celle de matériaux énergétiques solides produit entre 3-6MJ/kg alors quune batterie Lithium moderne stocke à peine 0.9MJ/kg. Si les matériaux énergétiques peuvent être intégrés facilement dans des microsystèmes fonctionnels à partir des techno MEMS, la micro pyrotechnie peut représenter une avancée importante pour le micro actionnement de puissance. Le LAAS a initié la micropyrotechnie en 1995 pour des applications médicales et de micro micropropulsion, micro amorçage. Depuis dautres équipes en Europe, aux USA et en Asie ont initié des travaux dans le domaine en intégrant divers matériaux énergétiques dans des microsystèmes pour générer des micro poussées, des gaz, réaliser des micro amorçages ou tout simplement servir de sources dénergie pour chauffer, altérer des surfaces, souder. A partir dune idée innovante, est née une nouvelle discipline technologique que lon a appelée micropyrotechnie mais que dautres nomment « explosives technology », « micro detonic », « micro energetic ». Lexposé donnera les points clés et les travaux majeurs réalisés au LAAS en micropyrotechnie pour le micro actionnement de puissance embarqué. Parmi eux on peut citer les travaux sur la micro initiation, la micro combustion, lintégration technologique& Aujourdhui la tendance à la miniaturisation extrême et à la complexification soulève de nouveaux verrous technologiques et scientifiques et place le matériau énergétique au centre des préoccupations fondamental es. Nous discuterons en perspective, de lévolution de la micropyrotechnie avec notamment, la recherche et lélaboration de nouveaux matériaux énergétiques nano structurés ainsi que le développement doutils de modélisation multi physiques nécessaires pour la conception de systèmes de plus en plus complexes où cohabitent des fonctions chimiques, thermiques, fluidiques, mécaniques, électroniques& null null

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'objectif de cette thèse est de spécifier et d'implanter une architecture de système d'exploitation flexibles. Cette architecture est nommée THINK.<br />Nous montrons qu'il est possible de capturer sous la forme de canevas logiciels des concepts et des principes d'architecture rencontrés dans les systèmes d'exploitation centralisés, embarqués ou répartis. Ces concepts sont au nombre de trois ; des composants, des liaisons modélisant les interactions, et des domaines modélisant l'isolation. Cette approche autorise la construction de noyaux d'infrastructure variés, susceptibles d'être mis en place, statiquement ou dynamiquement, depuis des systèmes dédiés à une application jusqu'aux systèmes monolithiques classiques en passant par les différentes formes de micronoyaux.<br />Nous implantons sur ce modèle une bibliothèque, nommée KORTEX, destinée aux machines POWERMACINTOSH. Cette bibliothèque propose un ensemble de composants systèmes, offrant d'une part des services du plus bas niveau comme les pilotes de périphérique, et d'autre part des services de haut niveau comme la gestion des processus et des connexions réseaux. La composition arbitraire de ces composants construit le noyau d'infrastructure désiré. La diversité des noyaux d'infrastructure construits à partir de cette bibliothèque, la rapidité et la simplicité de programmation offertes par les outils de développement, prouvent l'adéquation du modèle.<br />Les évaluations quantitatives du modèle d'architecture THINK et de la bibliothèque KORTEX de composants systèmes démontrent la viabilité de l'approche proposée. Les implantations du concept de liaison n'engendrent pas un coût inacceptable et elles permettent même d'obtenir des performances similaires à celles de la littérature. De plus, les bénéfices apportés par la structure flexible peuvent potentiellement être importants. Tout d'abord, les évaluations montrent un accroissement des performances d'exécution sur des noyaux de systèmes classiques. Ensuite, les besoins en ressources matérielles requis pour l'exécution des systèmes sont grandement diminués, ce qui offre des perspectives d'utilisation dans les environnements fortement contraints.

L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de méthodes et d'outils<br />pour l'adaptation de composants logiciels et pour leur coordination en environnement<br />dynamique.<br />Nous proposons une capture des mécanismes de l'adaptabilité dans un modèle de<br />composants générique basé sur la réflexivité et les techniques objet. Ces composants<br />reposent sur un service de surveillance de l'environnement et sur un intergiciel de coordination<br />des adaptations. La coordination inclut la gestion des dépendances entre les<br />composants interagissants et/ou concurrents.<br />En instaurant la séparation des préoccupations, notre approche facilite la tâche du<br />développeur à qui nous offrons des langages déclaratifs pour spécifier les politiques qui<br />contrôlent les adaptations des composants et leur coordination dans des scripts séparés.<br />Nous avons montré l'utilité de notre modèle, appelé Aceel, en l'utilisant pour développer<br />une application vidéo et un navigateurWeb adaptables en environnement mobile.

Les thèmes de recherche présentés s'articulent autour des architectures et des protocoles de communication et de coordination pour les logiciels distribués coopératifs. Dans le cas de la communication, nous avons étudié un contexte d'interaction synchrone point-à-point, et dans le cas de la coordination, différents types et modes d'interaction sont considérés : synchrones / asynchrones, point-à-points ou multi-points, par échange de messages ou par invocation de méthodes à distance. Nos contributions ont concerné la spécification, la modélisation, la conception, la validation, l'implémentation et l'expérimentation. L'adoption d'une démarche orientée modèle formel constitue une caractéristique partagée par les différents résultats de cette recherche. Cette démarche, orientée modèle, appliquée aux problèmes de conception et de validation des systèmes à architecture multi-composants peut être considérée comme un fil conducteur dont dérive l'ensemble de nos travaux. L'étude du comportement des composants d'une architecture, qui peut se définir comme l'ensemble des règles qui décrivent la dynamique de leurs interactions, a constitué nos travaux de recherche initiaux. Les travaux ultérieurs se sont ouverts pour couvrir les problèmes relatifs à la coordination d'ensembles de composants, laquelle inclut, en particulier, l'intégration et la distribution de ces composants sous différentes contraintes architecturales : interdépendance, dynamisme et distribution. Enfin, la gestion de la dynamique de l'architecture et de ses interactions distribuées ainsi que son application pour le support des activités génériques de coopération ont été deux axes majeurs dans les problèmes traités. L'édition en groupe a constitué pour nous une catégorie spécifique d'activité coopérative. La télé-ingénierie et la télé-formation ont constitué nos domaines d'expérimentation principaux.

Ces travaux contribuent aux recherches menées par la communauté des électroniciens de puissance autour de l'intégration des convertisseurs. Notre étude se focalise sur les composants magnétiques utilisés dans ces convertisseurs d'une puissance de l'ordre de quelques W à quelques centaines de W. Cette étude commence par un travail de modélisation et de compréhension du comportement fréquentiel des matériaux magnétiques métalliques en rubans minces. Cette étude s'appuie sur une description des mécanismes d'aimantation que sont les déplacements de parois de Bloch et la rotation cohérente des moments magnétiques. Notre recherche continue par une étude technologique des procédés de mis en œuvre et de traitement thermique des alliages Fe-Ni Ces travaux aboutissent alors à la réalisation d'un prototype de composant extra-plat de type méandre, intégrable au PCB et utilisable dans les applications d'électronique de puissance.

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.

Cette thèse concerne l'étude théorique et expérimentale des limitations de la puissance de sortie des lasers à cascade quantique (LCQ). Nous y exposons une modélisation globale de leurs propriétés électro-optiques. Le fonctionnement du laser est décrit en incluant la structure électronique, les mécanismes de diffusion responsables des transitions non radiatives des électrons et le couplage électron- photon de la cavité. Ce modèle nous a permis de reproduire avec succès l'ensemble des caractéristiques (courant et puissance optique en fonction de la tension appliquée) d'un LCQ sur un large domaine de température de fonctionnement. Dans un premier temps, ce modèle a été utilisé pour le calcul de la température électronique dans les LCQ. Il en ressort que la diffusion par des phonons-LO est le seul mécanisme avec lequel le gaz d'électrons peut transférer son énergie vers le réseau. Les mécanismes élastiques de diffusion sont des sources d'énergie pour le gaz d'électrons. Deux paramètres physiques permettent de décrire complètement le comportement de la température électronique dans le composant : la résistance thermique électronique de l'hétérostructure et le coefficient de couplage courant température électronique. Ensuite, l'étude du couplage des électrons avec les photons de la cavité montre que ce couplage peut modifier notablement la distribution électronique sur les niveaux énergétiques. Le gain de la zone active du laser diminue avec la densité de photons. Cet effet appelé saturation de gain joue un rôle important sur les performances des LCQ. La minimisation de cet effet peut augmenter la puissance maximale de sortie du laser d'un facteur deux. Cette étude nous a permis de proposer de nouveaux dessins de zone active ayant des performances améliorées. La fabrication de certaines de ces structures a permis de valider l'approche que nous avons suivie pour améliorer les performances de ce type de laser.