Au vu des dernières avancées dans le domaine de l’ingénierie web, ainsi qu’avec la baisse de coût du cloud computing, les architectures orientées services sont rapidement devenues la solution prépondérante pour fournir des services à valeur ajoutée aux clients. Suite à cette tendance, la composition de services tiers est devenue un paradigme de référence pour le développement d’applications robustes et riches, ou encore pour l’automatisation de processus métiers. Avec la disponibilité de centaines de milliers de services et APIs web, la réalisation de telles intégrations devient lourde et fastidieuse quand effectuée manuellement. Par ailleurs, chaque client peut exiger des besoins et politiques d’intégration différentes, ce qui complexifie davantage la tâche. De plus, fournir une telle solution qui soit à la fois robuste et scalable est une tâche non-triviale. Il est donc primordial d’étudier comment coordonner de manière efficace les interactions entre les services web existants. Ainsi, cette thèse vise à étudier les problématiques liées à la composition de services web dans le contexte des pratiques de développement web modernes. Nous présentons un cadre architectural permettant la spécification de compositions de services web grâce à une approche orientée langage, et montrons comment supporter leur exécution de manière scalable grâce à MEDLEY, une plateforme légère et orientée événements. / In light of the recent advances in the field of web engineering, along with the decrease of cost of cloud computing, service-oriented architectures rapidly became the leading solution in providing valuable services to clients. Following this trend, the composition of third-party services has become a successful paradigm for the development of robust and rich distributed applications, as well as automating business processes. With the availability of hundreds of thousands of web services and APIs, such integrations become cumbersome and tedious when performed manually. Furthermore, different clients may require different integration requirements and policies, which further complexifies the task. Moreover, providing such a solution that is both robust and scalable is a non-trivial task. Therefore, it becomes crucial to investigate how to efficiently coordinate the interactions between existing web services. As such, this thesis aims at investigating the underlying challenges in web service composition in the context of modern web development practices. We present an architectural framework to support the specification of web service compositions using a language-based approach, and show how we support their execution in a scalable manner using MEDLEY, a lightweight, event-driven platform.

Aujourd'hui, les systèmes logiciels sont omniprésents. Parfois, les applications doivent fonctionner sur des dispositifs à ressources limitées. Toutefois, les applications nécessitent un support d'exécution pour faire face à de telles limitations. Cette thèse aborde le problème de la programmation pour créer des systèmes "conscient des ressources" supporté par des environnements d'exécution adaptés (MRTEs). En particulier, cette thèse vise à offrir un soutien efficace pour recueillir des données sur la consommation de ressources de calcul (par exemple, CPU, mémoire), ainsi que des mécanismes efficaces pour réserver des ressources pour des applications spécifiques. Dans les solutions existantes, nous trouvons deux inconvénients importants. Les solutions imposent un impact important sur les performances à l'exécution des applications. La création d'outils permettant de gérer finement les ressources pour ces abstractions est encore une tâche complexe. Les résultats de cette thèse forment trois contributions : Un cadre de surveillance des ressources optimiste qui réduit le coût de la collecte des données de consommation de ressources ; une méthodologie pour sélectionner les le support d'exécution des composants au moment du déploiement afin d’exécuter la réservation de ressources ; un langage pour construire des profileurs de mémoire personnalisées qui peuvent être utilisés à la fois au cours du développement des applications, ainsi que dans un environnement de production. / Software systems are more pervasive than ever nowadays. Occasionally, applications run on top of resource-constrained devices where efficient resource management is required ; hence, they must be capable of coping with such limitations. However, applications require support from the run-time environment to properly deal with resource limitations. This thesis addresses the problem of supporting resource-aware programming in execution environments. In particular, it aims at offering efficient support for collecting data about the consumption of computational resources (e.g., CPU, memory), as well as efficient mechanisms to reserve resources for specific applications. In existing solutions we find two important drawbacks. First, they impose performance overhead on the execution of applications. Second, creating resource management tools for these abstractions is still a daunting task. The outcomes of this thesis are three contributions: an optimistic resource monitoring framework that reduces the cost of collecting resource consumption data ; a methodology to select components' bindings at deployment time in order to perform resource reservation ; a language to build customized memory profilers that can be used both during applications' development, and also in a production environment.

Currently, there is lack of effective and scalable methods to specify and ana-lyze requirements specifications, and verify the behavioral models of embed-ded systems. Most embedded systems requirements are expressed in naturallanguage which is flexible and intuitive but frequently ambiguous, vague andincomprehensive. Besides to natural language, template-based requirementsspecification methods are used to specify requirements specifications (esp. insafety-critical applications), which reduce ambiguity and improves the com-prehensibility of the specifications. However, the template-based method areusually rigid due to the fixed structures of the templates. They also lack meta-models for extensibility, and template selection is challenging.In this thesis, we proposed a domain specific language for embedded sys-tems, called ReSA, which is constrained natural language but flexible enoughto allow engineers to use different constructs to specify requirements. Thelanguage has formal semantics in proportional logic and description logic thatenables non-trivial and rigorous analysis of requirements specification, e.g.,consistency checking, completeness of specifications, etc.Moreover, we propose a scalable formal verification of Simulink models,whichisusedtodescribethebehaviorofsystemsthroughcommunicatingfunc-tional blocks. In industry, Simulink is the de facto modeling and analysis en-vironment of embedded systems. It is also used to generate code automati-cally from special Simulink models for various hardware platforms. However,Simulink lacks formal approach to verify large and hybrid Simulink models.Therefore, we also propose a formal verification of Simulink models, repre-sented as stochastic timed automata, using statistical model checking, whichhas proven to scale for industrial applications.We validate our approaches on industrial use cases from the automotiveindustry. These includes Adjustable Speed Limiter (ASL) and Brake-By-Wire(BBW) systems from Volvo Group Trucks Technology, both safety-critical. / Verispec

因大量臉書用戶留下不少行為紀錄，吸引研究人員蒐集臉書資料，從中挖掘具有價值的潛在資訊與研究成果，並用 Graph 點線關係圖視覺化呈現成果。然而透過臉書 Graph API 蒐集資料的方法，自 2.0 版起漸漸提高了限速限制，造成蒐集資料開始是一個問題。雖有研者人員提出應對方法，卻也產生用戶識別度弱化問題。故本研究動機是提出一套工具能有效協助研究人員進行臉書資料蒐集與建立關係圖以利進行分析與研究，在進行相關臉書蒐集資料與社會網絡與社群網絡分析文獻探討後，實作一種基於爬蟲技術，蒐集具用戶識別度之臉書資料；以及提出描述臉書互動行為的關係圖領域專屬語言；實作對應之使用者操作介面工具，讓使用者透過圖形化操作方式描述定義臉書粉絲頁、使用者、Hashtag、留言及回覆與貼文之間互動行為建立關係圖。經過本研究實驗設計與驗證，證明蒐集資料具識別度、產生的關係圖是正確以及問卷調查指出 75% 受試人員認同本系統可快速建立關係圖。未來可以結合爬蟲與關係圖領域專屬語言線上即時建立關係圖，以及導入更多社群分析功能，以利研究人員可以在本系統上進行更深入的分析與研究。 / The huge amount of digital footprints of Facebook users have become a good research resource and we have seen many good results developed by collecting data from Facebook and visualizing it to node-link diagram. However, there are more and more rate limits in Facebook Graph API since version 2.0. Although one could overcome the restriction of rate limits by creating more Facebook App resources, yet this makes user identification become cumbersome in analyzing the retrieved data. Therefore, the motivation of this research is to provide a set of tools to assist researchers in collecting recognizable Facebook user data with a crawler and propose a domain specific language (DSL) to build the relation graph by describing Facebook interactions. With our crawler and the DSL tool, we are able to gather unique user data successfully. The experimental results show that we can construct node-link diagram conveniently, and 75% of the surveyed subjects agreed that our tool could be helpful for building graph.

Les technologies omniprésentes dans notre environnement intègrent désormais des éléments logiciels facilitant leur utilisation. Ces technologies offrent un vaste laboratoire d’expérimentation pour la recherche et en particulier pour l’informatique appliquée. Ces technologies sont un support évident pour rendre des services aux personnes dans leur vie quotidienne. Ces services concernent divers champs d’applications, chacun servant des objectifs spécifiques : confort,sécurité, accès à l’information ou encore assistance à la personne. Puisque les applications offrant ces services sont intimement liées aux besoins des utilisateurs, il est indispensable qu’elles s’adaptent facilement à leurs besoins. Une manière de répondre à ce défi est de proposer à l’utilisateur des outils pour programmer lui-même ses applications.Notre contribution consiste non seulement à définir un tel outil, sous la forme d’un langage visuel paramétré par un champ d’applications, mais aussi à proposer une méthodologie dont l’objectif est de guider un utilisateur dans la programmation d’applications à l’aide de ce langage. Cette méthodologie est dédiée à l’orchestration d’entités communicantes : elles représentent les technologies déployées dans nos environnements. Notre approche, associant une méthodologie à un langage, est accessible à un programmeur novice et suffisamment expressive pour traiter divers champs d’applications. Afin d’augmenter la confiance de l’utilisateur dans le développement de ses applications, nous étendons la méthodologie en proposant une approche de développement dirigée par la vérification de quelques propriétés. Cette vérification est permise par la sémantique du langage, formellement définie. / Networked technologies, omnipresent in our surroundings, have increasingly more computing power, offering interfaces to easily access their functionalities. These technologies offer a widetesting ground for research, especially in applied computer science. They form an evident assistive support to help people in their daily activities. Applications that address people needs arefound in various application areas, each related to specific goals : comfort, security, information management, or assisted-living.The goal of this thesis is to propose an approach that bridges the gap between a user requirements and the applications that satisfy them. To do so, we define Pantagruel, an expressive and accessible visual language that is parameterized by an application area. To further reconcile accessibility with expressiveness, we provide the user with a domain-specific methodology toguide the development of applications. This methodology draws a bridge between the user needs and the applications, and is strongly coupled with the language concepts. In doing so, satisfying the requirements and evolving the applications according to new requirements is facilitated. To increase the user confidence in using Pantagruel language, and because the applications aimat being seamlessly integrated in his everyday life, Pantagruel programs need to be reliable.To this end, we extend our methodology with a programming approach driven by properties.These properties can be verified using the language semantics, which is formally defined.

On assiste ces dernières années à une explosion des usages dans l’Internet des objets. La démocratisation de ce monde de capteurs est le fruit, d’une part de la baisse drastique des coûts dans l’informatique embarquée, d’autre part d’un support logiciel toujours plus mature. Que ce soit au niveau des protocoles et des réseaux (CoAP, IPv6, etc) ou de la standardisation des supports de développement, notamment sur microprocesseurs ATMEL, les outils à disposition permettent chaque jour une plus grande homogénéisation dans la communication entre des capteurs toujours plus variés. Cette diversification rassemble chaque jour des utilisateurs aux attentes et aux domaines de compétence différents, avec chacun leur propre compréhension des objets connectés. La complexification des réseaux de capteurs, confrontée à cette nécessité d’adresser des usages fondamentalement différents, pose problème. Sur la base d’un même réseau de capteurs hétéroclite, il est crucial de pouvoir répondre aux besoins de chacun des utilisateurs, sans réclamer d’eux une maîtrise du réseau de capteurs dépassant exagérément leur domaine de compétence. L’outil décrit dans ce document se propose d’adresser cette problématique au travers d’un moteur de requête dédié au traitement des données issus des capteurs. Pour ce faire, il repose sur une modélisation des capteurs au sein de différents contextes, chacun à même de répondre à un besoin utilisateur précis. Sur la base de ce modèle est mis à disposition un langage dédié pour le traitement des événements complexes issus des données mesurées par les capteurs. L’implémentation de cet outil permet en outre d’interagir avec d’éventuelles fonctionnalités d’actuation du réseau de capteurs. / Usages of the internet of things experience an exponential growth these last few years. As a matter of fact, this is the result of, on one hand the significantly lowercosts in embedded computing systems, on the other hand the maturing of the software layers. From protocols and networks (CoAP, IPv6, etc) to standardization of ATMEL microcontrollers, tools at hand allow a better communication between more and more various sensors. This diversification gather every day users with different needs, expectations and fields of expertise, each one of them having his own approch, his own understanding of the connected things. The main issue concerns the complexity of the sensor networks, with regard to this necessity to address deeply different usages. Based on a single heterogeneous sensor network, it is critical to be able to meet the needs of each user, without having them to master the network beyond their own field of expertise. The tool described in this document aims at addressing this issue via a query engine dedicated to the processing of data collected from the sensors. Towards this end, it relies on a modelling of the sensors within several contexts, each of them reflecting a specific usage. On this basis a domain-specific language is provided, allowing complex event processing over the data monitored by the sensors. Furthermore, the implementation of this tool allows to interact with optional actuation functionalities of the sensor network.

L'internet des objets vise à connecter des milliards d'objets physiques ainsi qu'à les rendre accessibles depuis le monde numérique que représente l'internet d'aujourd'hui. Pour ce faire, l'accès à ces objets sera majoritairement réalisé sans fil et sans utiliser d'infrastructures prédéfinies ou de normes spécifiques. Une telle technologie nécessite de définir et d'implémenter des nœuds radio intelligents capables de s'adapter à différents protocoles physiques de communication. Nos travaux de recherches ont consisté à définir un flot de conception pour ces nœuds intelligents partant de leur modélisation à haut niveau jusqu'à leur implémentation sur des cibles de types FPGA. Ce flot vise à améliorer la programmabilité des formes d'ondes par l'utilisation de spécification de haut niveau exécutables et synthétisables, il repose sur la synthèse de haut niveau (HLS pour High Level Synthesis) pour le prototypage rapide des briques de base ainsi que sur le modèle de calcul de types flot de données des formes d'ondes radio. Le point d'entrée du flot consiste en un langage à usage spécifique (DSL pour Domain Specific Language) qui permet de modéliser à haut niveau une forme d'onde tout en insérant des contraintes d'implémentation pour des architectures reconfigurables telles que les FPGA. Il est associé à un compilateur qui permet de générer du code synthétisable ainsi que des scripts de synthèse. La forme d'onde finale est composée d'un chemin de données et d'une entité de contrôle implémentée sous forme d'une machine d'état hiérarchique. / The Internet of Things (IoT) aims at connecting billions of communicating devices through an internet-like network. To this aim, the access to these things is expected to be performed via wireless technologies without using any predefined infrastructures or standards. This technology requires defining and implementing smart nodes capable to adapt to different radio communication protocols. In this thesis, we have defined a design methodology/flow, for such smart nodes, starting from their high-level specification down to their implementation in FPGA fabrics. This flow aims at improving the programmability of the waveforms by leveraging some high-level specifications. Thus, it relies on the High-Level Synthesis (HLS) for rapid prototyping of the waveforms functional blocks as well as the dataflow model of computation. Its entry point is Domain-Specific Language which enables modeling a waveform while inserting some implementation constraints for reconfigurable architectures such as the FPGAs. The flow is featured with a compiler which purpose is to produce some synthesis scripts and generate some RTL source code. The final waveform consists of a datapath and a control unit implemented as a Hierarchical Finite State Machine (HFSM).

Experts in a field regularly apply a defined set of rules or procedures to carry out a problem-solving task or analysis on a given problem. Often the problem can be represented as a computer model, be it mathematical, chemical, or physics based, and so on. It would certainly be advantageous for a domain expert who is not proficient in software development to express solutions to problems in a domain-specific notation that can be executed as a program. Many new ideas aim to make software development easier and shift the development role closer to the end-user. One such means of development is the use of a small, intuitive programming language called a Domain-Specific Language (DSL.) This dissertation examines a generic approach to constructing a Virtual Machine (VM) to provide the runtime semantics for a particular DSL. It proposes a generic, object-oriented framework, called a VM Framework, in which to build a VM by subtyping abstract instruction and environment classes that are part of the VM Framework. The subtyped classes constitute an environment and an interface called an instruction set architecture and the instructions can access and operate on the environment in a deterministic way to provide the runtime semantics of a DSL program. Both instruction classes and environment classes encapsulate functionality of an existing domain, represented programmatically as a namespace construct. The namespace is home to related classes that provide the various concepts inherent of a domain. These are concepts understood by a domain expert and in this dissertation it is shown how they are exposed as DSL constructs. With the use of compiler writing tools, a compiler can be created for a DSL that generates an appropriate instruction sequence that can be executed by the VM. The grammar of the DSL is shown to feature constructs that allow a domain expert to express concepts of the underlying domain in an intuitive manner. The dissertation details how a VM is configured for a specific set of instructions and an environment. Instruction sets and environments can be extended creating VMs with additional semantics for DSLs that are similar, or contain subsets of semantics of other DSLs. The languages are intended to be intuitive and it is shown using examples how a specific DSL program is mapped to an instruction sequence with the instruction set architecture and environment in mind. Comparative performance in relation to other DSL implementations, including a hard-coded approach of a VM and an interpreted approach are also provided. The VM Framework is proven to be most effective in rapidly prototyping a DSL for a particular problem domain. The dissertation also provides examples of DSLs such as a real-valued expression language and a scene description language that uses a ray-tracer for rendering geometric objects onto a canvas. It is shown how the scene description language is an extension to the real-valued expression language in terms of their underlying VMs. All DSL grammars are provided. / Dissertation (MSc (Computer Science))--University of Pretoria, 2007. / Computer Science / MSc / unrestricted

Ce travail de recherche porte sur la spécification et l’opérationnalisation des scénarios pédagogiques sur les plateformes de formation à distance dans une perspective d'ingénierie et de réingénierie des EIAH (Environnements Informatique pour l’Apprentissage Humain). En se situant dans une approche centrée plateformes, nous supposons que les plateformes disposent de leur propre paradigme de conception. Pour cela, nous proposons aux développeurs et à la communauté de développement des plateformes un processus spécifique d’identification et d’explicitation du langage de conception pédagogique des plateformes de formation par le biais d’un métamodèle. Nous exploitons l’approche outillée Domain-Specific Modeling comme cadre pratique pour le développement de langages et d'outils de conception graphiques basés sur le métamodèle du langage de conception pédagogique. Afin de répondre à des besoins récurrents d'opérationnalisation de scénarios pédagogiques, nous utilisons également ce métamodèle pour la spécification des modules d’import/export intégrés au sein des plateformes. Ces modules permettent d’opérationnaliser les scénarios conformes au langage identifié et également d’exporter les scénarios existants sur les plateformes afin de permettre leur adaptation par les outils développés. Nous avons expérimenté nos propositions théoriques sur deux plateformes de formation Moodle et Ganesha. Enfin, nous avons vérifié la cohérence de notre approche par la mise à l’essai des outils développés. Par le biais de notre approche, nous favorisons une opérationnalisation de ces scénarios sans pertes d’information ni de sémantique. / In the engineering and reengineering perspective of Technology Enhanced Learning, our research work concerns the specification and the operationalization of learning scenarios on learning platforms. By positioning in an approach centered LMS instructional design, we suppose that each learning platform has its own instructional design language. So, we propose a specific process for its identification and formalization through a metamodel. Based on this metamodel, we use the Domain-Specific Modeling approach as a practical framework for the development of languages and graphical design tools. This metamodel is also used to specify the import/export modules that are integrated into the platforms in order to meet the recurring needs of the operationalization of learning scenarios. These modules allow also the extraction of the existing scenarios on platforms to enable their adaptation on the developed tools. Our theoretical propositions have been tested on two learning platforms: Moodle and Ganesha. On the other hand, the consistency of our approach was checked and validated by implementing and testing the developed tools. Through our approach, we promote scenarios operationalization without loss of information or semantics.

Face à l'augmentation de la taille et de la complexité des systèmeslogiciels, il convient de les décrire à un plus haut niveaud'abstraction (i.e., au-delà du code) avant de concrètement lesimplémenter. Toutefois, l'utilisation de ces descriptions de hautniveau dans les processus de construction et de vérification dessystèmes reste très rudimentaire, ne permettant pas de véritablementguider et faciliter le développement logiciel. Cette thèse propose une nouvelle approche pour rendre plus simple etplus sûr le développement de systèmes logiciels. Cette approche reposesur l'utilisation de langages dédiés et sur un couplage fort entre unecouche de spécification et d'architecture et une couched'implémentation. Elle consiste tout d'abord à décrire à un hautniveau d'abstraction différents aspects, à la fois fonctionnels et nonfonctionnels, d'un système dans la couche de spécification etd'architecture. Ces descriptions sont ensuite analysées et utiliséespour personnaliser la couche d'implémentation, afin de faciliter laconstruction et la vérification du système logiciel. Nous illustrons notre approche dans le domaine de l'informatiqueubiquitaire. À la suite d'une analyse complète du domaine, nous avonsconçu deux langages dédiés à l'orchestration d'objets communicants,Pantaxou et Pantagruel. / The sheer size and complexity of today's software systems posechallenges for both their programming and verification, making itcritical to raise the level of abstraction of software developmentbeyond the code. However, the use of high-level descriptions in thedevelopment process still remains rudimentary, improving and guidingthis process marginally.This thesis proposes a new approach to making software developmentsimpler and safer. This approach is based on the use ofdomain-specific languages and a tight coupling between a specificationand architecture layer, and an implementation layer. It consists ofdescribing functional and non-functional aspects of a software systemat a high level of abstraction, using the specification andarchitecture layer. These high-level descriptions are then analyzedand used to customize the implementation layer, greatly facilitatingthe programming and verification of the software system.We have validated our approach in the domain of pervasive computingsystems development. From a complete domain analysis, we haveintroduced two domain-specific languages, Pantaxou and Pantagruel,dedicated to the orchestration of networked smart devices.