Notre proposition consiste à présenter un modèle et une infrastructure d'exécution orienté composant pour le domaine des applications multi-tâches à contraintes temps réel souples et embarquées (nommé Tinap). Nous définissons un modèle de composant reposant sur plusieurs vues : une vue structurelle, placée au centre du cycle de conception, reposant initialement sur le modèle Fractal, une vue dynamique permettant au concepteur, dans une démarche descriptive, de personnaliser l'architecture métier pour définir les aspects de son applicatif liés à la concurrence, et enfin une vue implantation et une vue comportement fournissant respectivement une abstraction de l'implantation interne des composants et de leur comportement à l'égard de leur environnement. De plus, notre proposition est intégrée à un cadre méthodologique dirigé par les modèles. Nous avons également expérimenté le paradigme composant à différents niveaux d'abstraction: pour l'applicatif et pour celui de l'infrastructure d'exécution qui les implante. Enfin, au niveau du système d'exploitation fournissant les services élémentaires nécessaires. Cette démarche est motivée par la volonté d'exploiter notre modèle multi-vues canonique et de l'adapter en fonction des besoins de chaque niveau d'abstraction. Cette expérimentation est menée avec Think, une implantation en C des spécifications Fractal. Nous expérimentons Tinap par deux cas d'étude que nous avons prototypés. En premier lieu, pour concevoir une application d'analyse et de contrôle de flux multimédias par l'intermédiaire de disques vinyles. En second lieu pour expérimenter la mise en oeuvre du modèle d'exécution Accord (une méthodologie de conception pour applications temps-réel). / Our proposal is to present a component-oriented model and execution infrastructure for soft realtime and embedded applications (called Tinap). We define a component model based on several views : a structural view placed at the centre of the design cycle and based initially on the Fractal component model. A dynamic view, allowing the designer, in a descriptive way, to directly customize its functional architecture with concurrency-related aspects. Finally, an implementation and a behavioral view, providing respectively an abstraction of the structure and the behavior of the internal implementations of the components according to the environment. Moreover, our proposal has been incorporated into a model-based approach in order to mitigate the complexities of the design phases. We also experienced the component paradigm at different levels of abstraction: at application level and at execution infrastructure one. The latter implements the high-level concepts provided to the designer. Finally, at the operating system level which provides the services required by the infrastructure. This approach is motivated by the will to exploit our canonical model at these different levels, and to adapt it depending on their needs. This experimentation was conducted with Think, a C implementation of Fractal specifications. We present two case studies prototyped with Tinap. First, an application for DJ's: From a dedicated signal pressed on a vinyl and analysed by the software, the user is able to control various multimedia sources (audio/video). Secondly, for the implementation of the Accord execution model (a design methodology for real-time applications).

Dans le cadre de cette thèse, nous nous proposons d'étudier le développement et la validation de systèmes dans un contexte temps réel asynchrone. On a choisi d'utiliser le langage AADL pour ses spécificités issues de l'avionique, domaine proche du spatial, et pour la précision de la description de son modèle d'exécution. Le travail de cette thèse se divise en deux axes principaux : d'une part, on étudie l'utilisation du langage AADL dans le cadre du développement d'un logiciel de vol ; et d'autre part, on présente une version réduite du langage AADL, et la définition formelle de son modèle d'exécution à l'aide du langage TLA+. L'objectif de la première partie est d'envisager l'utilisation d'AADL dans le cadre d'un processus de développement existant dans le domaine du spatial. Dans cette partie, on a cherché à identifier des motifs de conceptions récurrents dans les logiciels de vol. Enfin, on étudie l'expression en AADL des différents éléments de ce processus de développement. La seconde partie comporte la définition d'un mini AADL suffisant pour exprimer la plupart des concepts de parallélisme, de communication et de synchronisation qui caractérisent AADL. La partie formalisation est nécessaire afin de pouvoir vérifier des propriétés dynamiques. En effet, la définition formelle du modèle d'exécution permet de décrire le comportement attendu des modèles AADL. Une fois ce modèle défini, on peut à l'aide d'un vérificateur de modèles (model-checker) animer une modélisation AADL ou aborder la vérification de propriétés dynamiques. Cette étude a par ailleurs été menée dans le cadre de la standardisation du langage AADL.

La complexité croissante des Systèmes de Systèmes et autres grandes fédérations d'acteurs pose de nouvelles problématiques de conception et de réalisation. Cette complexité, induite par des structures de management toujours plus sophistiquées et un cycle de vie long, doit être maîtrisée au plus tôt dans la conception des entreprises. Cette maîtrise permet à l'ensemble des intervenants au cours du cycle de vie d'une entreprise d'identifier ses points clés et de prendre confiance en sa capacité à atteindre ses objectifs. En particulier, il importe de savoir estimer les capacités de l'entreprise à s'adapter à des situations imprévues ou exceptionnelles afin d'assurer ses missions en toutes circonstances. En réaction, de nouvelles démarches d'ingénierie émergent. Elles s'appuient sur la modélisation et la simulation de l'architecture de ces systèmes aux différents stades de leur développement et de leur fonctionnement. Dans le cadre d'une de ces démarches nommée IDEA, nous avons enrichi le langage de description d'architecture avec des concepts et des mécanismes ayant pour but d'adresser l'adaptabilité et des capacités de reconfiguration des entreprises. Ces apports ont été expérimentés avec succès par prototypage et dans des contextes d'affaires industrielles.

Les architectures logicielles ont été introduites en réponse à l'accroissement de la complexité des systèmes, en favorisant leurs descriptions à un haut niveau d'abstraction. Dans cette thèse, nous proposons d'aborder la problématique de leurs évolutions avec comme objectif, de capitaliser les évolutions récurrentes et de favoriser leur réutilisation. Notre contribution se décline en deux volets majeurs. Le premier volet concerne la proposition du modèle d'évolution SAEM (Style-based Architectural Evolution Model), permettant l'abstraction, la spécification et la gestion de l'évolution dans les architectures logicielles au travers du concept de style d'évolution. SAEM se veut un modèle d'évolution générique, uniforme et indépendant de tout langage de description d'architecture. Le formalisme proposé décrit les concepts du style d'évolution selon un tryptique : domaine, entête et compétence. Le deuxième volet concerne le développement d'une approche de réutilisation par dessus SAEM pour tenter de rendre les activités d'évolution plus rentables. Nous proposons une démarche pour la construction de bibliothèques pour les styles d'évolution, orchestrée par différentes catégories d'intervenants. Les bibliothèques sont élaborées selon deux types de processus complémentaires : « pour la réutilisation » et « par la réutilisation ». Nous présentons une technique de raisonnement classificatoire pour permettre aux bibliothèques d'être peuplées et interrogées dans le but de gérer les savoir et savoir-faire relatifs à l'évolution architecturale.

Le développement de produits complexes demande la maintenance d'un grand nombre de documents interdépendants exprimés dans différents formats. Malheureusement, aujourd'hui, aucun outil et aucune méthodologie ne nous permettent pas de maintenir la cohérence et de propager systématiquement les changements entre ces documents. D'après les observations faites dans l'entreprise STMicroelectronics, lorsqu'un document est modifié, les développeurs doivent propager manuellement la modification à l'ensemble des documents impactés. Pour diverses raisons, ces changements peuvent ne pas être correctement appliqués, voir même ne pas être appliqués du tout. Les documents divergent alors peu à peu, impactant dramatiquement le temps de développement pour réaligner tous les documents. Nous proposons une méthodologie aidant les développeurs à maintenir systématiquement la cohérence entre les documents, basée sur le concept de description d'architecture introduit par l'ISO42010. Premièrement, un modèle est défini pour décrire formellement et complètement des correspondances (liens existants) entre des documents. Ce modèle est défini pour être indépendant des formats de documents, du cycle de développement et des méthodes de travail de l'entreprise. Deuxièmement, ces correspondances sont analysées afin d'aider les développeurs à maintenir la cohérence des documents en les informant lorsqu'un document est modifié. Un prototype mettant en œuvre l’approche proposée a été développé afin d’évaluer la méthodologie. 18 sujets se sont portés volontaires afin d’évaluer l'approche. Ces sujets ont été soumis à deux tests (avec et sans notre méthodologie) impliquant la correction d’incohérences ajoutées dans un ensemble de documents. Ces tests nous ont permis de dégager deux variables : le nombre d’incohérences corrigées et le temps moyen pour corriger les incohérences. Selon notre étude, l’utilisation de notre approche permet de corriger 5,5% d’incohérences en plus en un temps 3,3% plus faible. / The development of highly complex products requires the maintenance of a huge set of inter-dependent documents, in various formats. Unfortunately, no tool or methodology is available today to systematically maintain consistency between all these documents. Therefore, according to observations made in STMicroelectronics, when a document changes, stakeholders must manually propagate the changes to the impacted set of dependent documents. For various reasons, they may not well propagate the change, or even may not propagate it at all. Related documents thereby diverge more and more over time. It dramatically impacts productivity to realign documents and make the very wide-ranging corpus of documents consistent. This paper proposes a methodology to help stakeholders to systematically maintain consistency between documents, based on the Architecture Description concept introduced by ISO42010. First, a model is defined to describe formally and completely correspondences between Architecture Description Elements of documents. This model is designed to be independent of documents formats, selected system development lifecycle and the working methods of the industry. Second, these correspondences are analyzed in case of document modification in order to help stakeholders maintaining global corpus consistency. A prototype has been developed, which implements the proposed approach, to evaluate the methodology. 18 subjects volunteered to evaluate the approach. These subjects made two tests (with and without our methodology) involving the correction of inconsistencies added in a set of documents. These tests allowed us to identify two variables: the number of inconsistencies corrected and the average time to correct the inconsistencies. According to our study, the use of the approach helps to correct 5.5% more inconsistencies in a time 3.3% lower.

Cette thèse concerne la modélisation des Systèmes d'Information Coopératifs (SICo). Les techniques de modélisation proposées par les langages actuels ne donnent pas de réponses directes aux différents problèmes posés par la modélisation des SICo. Pour mieux contrôler la complexité de ces derniers, il est nécessaire d'avoir un niveau d'abstraction élevé et de disposer de modèles qui s'approchent du modèle de raisonnement du développeur. Nous avons choisi la solution des architectures logicielles pour organiser l'ingénierie des SICo. Une telle approche offre au concepteur des techniques et des langages de modélisation permettant d'exprimer les propriétés des systèmes composants et de leurs interactions. La solution que nous proposons repose sur un guide méthodologique permettant de capitaliser, organiser et réutiliser des modèles d'architectures logicielles adaptés aux SICo. Ce guide méthodologique traite quatre aspects complémentaires. Premièrement, il propose des patrons produit capitalisant des familles d'architectures de coopération. Deuxièmement, il offre une représentation graphique et textuelle des solutions modèles en utilisant respectivement un langage semi-formel et un langage formel. Ensuite, il facilite la classification des SICo en se basant sur différents modes de coopération entre des systèmes composants. Enfin, il propose des patrons processus formalisant la démarche méthodologique. Patrons produits et patrons processus constituent le système de Patrons pour les Architectures COopératives (PACO).

Ces travaux de thèse définissent un environnement de développement ouvert et extensible pour la conception de logiciels à base de composants. L'environnement se présente comme une chaîne de compilation d'architectures logicielles, acceptant des architectures écrites dans des langages différents et fournissant des fonctionnalités comme la génération de code ou le déploiement. L'extensibilité de l'outil est assurée par une architecture à base de composants implantant des patrons de programmation extensibles et supportant un mécanisme de plug-in pour intégrer des extensions de tierces parties. L'utilisation de l'outil est illustrée au travers deux cadres applicatifs ayant pour trame les systèmes sur puces. La première illustre le développement de systèmes d'exploitation pour ceux-ci. La deuxième illustre la définition d'un nouveau langage facilitant l'expression de la synchronisation au sein d'applications de traitement de flux multimédia réparties.

Aujourd'hui, de plus en plus de systèmes industriels s'appuient sur des applications logicielles temps-réel réparties embarquées (TR2E). La réalisation de ces applications demande de répondre à un ensemble important de contraintes très hétérogènes, voire contradictoires. Pour satisfaire ces contraintes, il est presque toujours nécessaire de fournir à ces systèmes des capacités d'adaptation. Par ailleurs, certaines de ces applications pilotent des systèmes dont la défection peut avoir des conséquences financières - voire humaines - dramatiques. Pour concevoir de telles applications, appelées applications critiques, il faut s'appuyer sur des processus de développpement rigoureux capables de repérer et d'éliminer les erreurs de conception potentielles. Malheureusement, il n'existe pas à notre connaissance de processus de développement capable de traiter ce problème dans le cas où l'adaptation du système à son environnement conduit à modifier sa configuration logicielle. Ce travail de thèse présente une nouvelle méthodologie qui répond à cette problématique en s'appuyant sur la notion de mode de fonctionnement : chacun des comportements possibles du système est représenté par le biais d'un mode de fonctionnement auquel est associé une configuration logicielle. La spécification des règles de transition entre ces modes de fonctionnement permet alors de générer l'implantation des mécanismes de changement de mode, ainsi que des reconfigurations logicielles associées. Le code ainsi produit respecte les contraintes de réalisation des systèmes critiques et implante des mécanismes de reconfiguration sûrs et analysables. Pour ce faire, nous avons défini un nouveau langage de description d'architecture (COAL : Component Oriented Architecture Language) qui permet de bénéficier à la fois des avantages du génie logiciel à base de composants (de type Lightweight CCM), et des techniques d'analyse, de déploiement et de configuration statique, qu'apporte l'utilisation des langages de description d'architecture (et en particulier AADL : Architecture Analysis and Description Language). Nous avons alors réalisé un nouveau framework à composant, MyCCM-HI (Make your Component Container Model - High Integrity), qui exploite les constructions de COAL pour (i) générer le modèle AADL permettant de réaliser le déploiement et la configuration statique de l'application TR2E, (ii) générer le code de déploiement et de configuration des composants logiciels de type Lightweight CCM, (iii) générer le code correspondant aux mécanismes d'adaptation du système, et (iv) analyser formellement le comportement du système, y compris en cours d'adaptation. Ce framework à composant est disponible au téléchargement à l'adresse http ://myccm-hi.sourceforge.net.