Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce manuscrit présente une méthode de conception au niveau système reposant sur la programmation fonctionnelle typée et visant à atténuer certains des problèmes complexifiant le développement des systèmes numériques modernes, tels que leurs tailles importantes ou la grande variété des blocs les constituant. Nous proposons un ensemble de mécanismes permettant de mélanger au sein d'un même design plusieurs formalismes de description distincts ("modèles de calcul") se situant potentiellement à des niveaux d'abstraction différents. De plus, nous offrons au concepteur la possibilité d'expliciter directement les paramètres explorables de chaque sous-partie du design, puis d'en déterminer des valeurs acceptables via une étape d'exploration partiellement ou totalement automatisée réalisée à l'échelle du système. Les gains qu'apportent ces stratégies nouvelles sont illustrés sur plusieurs exemples.

Les impressionnantes avancées techniques et technologiques dans les deux domaines des semiconducteurs et de l'ingénieurie logicielle ont permis aux Système sur puces (System-on-Chip "SoC") d'intégrer des applications complexes et interdépendantes. Ces progrès vont de pair avec la complexité accrue des systèmes et de leur hétérogénéité. Ainsi, les concepteurs ont été forcé à réévaluer leurs méthodes de conception et d'élever le niveau d'abstraction au niveau système en ciblant la conception de l'ensemble du SoC plutôt que des composants individuels. L'objectif de ce travail de thèse est de fournir aux concepteurs systèmes les moyens nécessaires (au niveau méthodologique et au niveau outils) pour estimer les performances du système et évaluer rapidement les décisions de conception, idéalement trés tôt dans le flot de conception. Notre contribution portera sur deux aspects principaux: (1) L'aspect conceptuel: où nous avons défini (en utilisant les concepts de métamodélisation UML) des concepts de modélisation permettant d'étudier l'effet de la gestion et du partage des ressources sur les performances globales du système (les "noeuds virtuels") . En outre, nous avons introduit le concept de "Patron de communication" pour la modélisation de l'interaction entre les éléments d'architecture afin d'assurer l'orthogonalisation des concepts de l'exécution et de la communication. (2)L'aspect simulation: Un simulateur en SystemC a été développé pour simuler les modèles UML proposés. La simulation est faite à haut niveau d'abstraction et elle est plus rapide que l'exécution en temps réel. L'approche proposée a été appliquée pour la modélisation de la couche physique du protocole de télécommunications mobile de 4ème génération (LTE, Long Term Evolution) sur un DSP muli-core produit par Freescale. Les résultats ont été validés en les comparant avec l'implémentation réelle. Thèmes clés: Modélisation et conception au niveau système, UML pour les systèmes embarqués, la gestion et le partage des ressources, la modélisation de la communication, l'estimation des performances, les systèmes de télécommunication

Ce manuscrit présente une méthode de conception au niveau système reposant sur la programmation fonctionnelle typée et visant à atténuer certains des problèmes complexifiant le développement des systèmes numériques modernes, tels que leurs tailles importantes ou la grande variété des blocs les constituant. Nous proposons un ensemble de mécanismes permettant de mélanger au sein d'un même design plusieurs formalismes de description distincts («modèles de calcul») se situant potentiellement à des niveaux d'abstraction différents. De plus, nous offrons au concepteur la possibilité d'expliciter directement les paramètres explorables de chaque sous-partie du design, puis d'en déterminer des valeurs acceptables via une étape d'exploration partiellement ou totalement automatisée réalisée à l'échelle du système. Les gains qu'apportent ces stratégies nouvelles sont illustrés sur plusieurs exemples. / This work presents a novel system-level design method based on typed functional programming and aiming at mitigating some of the issues making the development of modern digital systems complex, such as their increasing sizes and the variety of their subcomponents. We propose a range of mechanisms allowing to mix within a single design several description formalisms (``models of computation''), possibly at different abstraction levels. Moreover, the designer is provided with means to directly express the explorable parameters of each part of their design, and to find acceptable values for them through a partially or totally automatic system-wide architectural exploration step. The advantages brought by those new strategies are illustrated on several examples.