L'un des challenges des roboticiens consiste à gérer un grand nombre de variabilités. Ces dernières concernent les concepts liés au matériel et aux logiciels du domaine de la robotique. Par conséquent, le développement des applications de robotique est une tâche complexe. Non seulement, elle requiert la maîtrise des détails de bas niveau du matériel et du logiciel mais aussi le changement du matériel utilisé dans une application entraînerait la réécriture du code de celle-ci. L'utilisation de l'ingénierie dirigée par les modèles dans ce contexte est une voie prometteuse pour (1) gérer les problèmes de dépendance de bas niveau des applications des détails de bas niveau à travers des modèles stables et (2) faciliter le développement des applications à travers une génération automatique de code vers des plateformes cibles. Les langages de modélisation spécifiques aux domaines mettent en oeuvre les techniques de l'ingénierie dirigée par les modèles afin de représenter les concepts du domaine et permettre aux experts de celui-ci de manipuler des concepts qu'ils ont l'habitude d'utiliser. Cependant, ces concepts ne sont pas suffisants pour représenter tous les aspects d'une application car ils très généraux. Il faudrait alors s'appuyer sur une démarche pour extraire des abstractions à partir de cas d'utilisations concrets et ainsi définir des abstractions ayant une sémantique opérationnelle. Le travail de cette thèse s'articule autour de deux axes principaux. Le premier axe concerne la contribution à la conception d'un langage de modélisation spécifique au domaine de la robotique mobile (RobotML). Nous extrayons à partir d'une ontologie du domaine les concepts que les roboticiens ont l'habitude d'utiliser pour la définition de leurs applications. Ces concepts sont ensuite représentés à travers une interface graphique permettant la représentation de modèles afin d'assurer une facilité d'utilisation pour les utilisateurs de RobotML. On offre ainsi la possibilité aux roboticiens de représenter leurs scénarios dans des modèles stables et indépendants des plateformes cibles à travers des concepts qu'ils ont l'habitude de manipuler. Une génération de code automatique à partir de ces modèles est ensuite possible vers une ou plusieurs plateformes cibles. Cette contribution est validée par la mise en oeuvre d'un scénario aérien dans un environnement inconnu proposé par l'ONERA. Le deuxième axe de cette thèse tente de définir une approche pour rendre les algorithmes résistants aux changements des détails de ba niveau. Notre approche prend en entrée la description d'une tâche de robotique et qui produit : un ensemble d'abstractions non algorithmiques représentant des requêtes sur l'environnment y compris le robot ou des actions de haut niveau , un ensemble d'abstractions algorithmiques encapsulant un ensemble d'instructions permettant de réaliser une sous-tâche de la tâche étudiée , algorithme générique configurable défini en fonction de ces abstractions. Ainsi, l'impact du changement du matériel et des stratégies définies dans les sous-tâches n'est pas très important. Il suffit d'adapter l'implantation de ces abstractions sans avoir à modifier l'algorithme générique. Cette approche est validée sur six variantes d'une famille d'algorithmes de navigation appelée Bug. / One of the challenges of robotics is to manage a large number of variability. The latter concerns the concepts related to hardware and software in the field of robotics. Therefore, the development of robotic applications is a complex task. Not only it requires mastery of low-level details of the hardware and software but also if we change the used hardware in an application, this would impact the code. The use of model-driven engineering in this context is a promising way to (1) manage low-level dependency problems through stable models and (2) facilitate the development of applications through automatic code generation to target platforms . Domain Specific Modeling Languages implement the model driven engineering technologies to represent the domain concepts and enable experts to manipulate concepts they are used to use. However, these concepts are not sufficient to represent all aspects of an application because they are very general. We would then use an approach to extract abstractions from concrete use cases and thus define abstractions with an operational semantics. The work of this thesis focuses on two main axes. The first concerns the contribution to the design of a domain specific modeling language for mobile robots (RobotML). We extract from a domain ontology concepts that roboticists have used to use to define their applications. These concepts are then represented through a graphical interface representation model to ensure ease of use for RobotML users. An automatic code generation from these models can then be performed to one or more target platforms. This contribution is enabled by setting implement an air scenario, in an unknown environment, proposed by ONERA. The second focus of this thesis attempts to define an approach to make the algorithms resistant to the change of low-level details. Our approach takes as input a description of a task and produces robotic : a set of non-algorithmic abstractions representing queries on environnment (including robot) or high-level actions, a set of algorithmic abstractions encapsulating a set of instructions to perform a sub-task of the studied task, a generic configurable algorithm defined according to these abstractions. Thus, the impact of changing hardware and strategies defined in the sub-tasks is not very important. Simply adapt the implementation of these abstractions without changing the generic algorithm. This approach is validated on six variants of a navigation algorithms family called Bug.

Cette étude s’intéresse à la relation entre la motivation des enfants athlètes envers le soccer et les comportements de leurs parents, tels que perçus par les athlètes et autorapportés par les parents. Au total, 207 enfants âgés de 7 à 12 ans évoluant dans une équipe de soccer élite de la région de Québec ont rempli un questionnaire papier mesurant leur motivation à l’égard de leur participation sportive de même que leur perception des comportements de soutien à l’autonomie et d’engagement de leurs parents au soccer. Leurs parents ont été invités à répondre à un questionnaire en ligne concernant leurs comportements de soutien à l’autonomie de leur enfant et leur engagement au soccer. Au total, 131 pères et 149 mères ont rempli ce questionnaire. Le lien entre la motivation de ces athlètes et la perception des comportements des parents a été évalué, en plus de la contribution d’autres variables sur cette relation. Les résultats indiquent que les comportements soutenants des mères et des pères, tels que perçus par les enfants, sont associés positivement à leur motivation autonome envers le soccer. La perception des enfants concernant les comportements soutenants de leur mère seulement s’avère associée positivement à leur motivation contrôlée et négativement à leur niveau d’amotivation. Les comportements soutenants des parents perçus par les enfants constituent de meilleurs prédicteurs de leur motivation que les autorapports des parents. Le sexe de l’enfant agit comme modérateur du lien entre la perception que les enfants ont des comportements soutenants de leur mère et leur niveau de motivation contrôlée. Plus précisément, la perception de comportements maternels soutenants prédit une plus grande motivation contrôlée, mais uniquement pour les filles. Aucun autre lien de modération n’est observé. Enfin, les répercussions théoriques et pratiques de ces résultats sont décrites et des pistes d’études futures sont proposées. Mots-clés: motivation, théorie de l’autodétermination, climat motivationnel, parents, enfant athlète, soccer d’élite / The present study addresses the relationship between children athletes’ soccer motivation and their parents’ behaviors, as perceived by the children and by the parents themselves. Data were collected from 207 children aged between 7 and 12 years old who played in an elite soccer team in Quebec, and their parents. Children completed a paper questionnaire measuring their motivation toward their sport and their perception of their parents’ supportive behaviors (autonomy support and involvement) in the context of soccer. Parents were invited to complete an online questionnaire about their autonomy support and involvement toward their child in the context of soccer. A total of 131 fathers and 149 mothers completed the questionnaire. The relationship between children’s soccer motivation and their perceptions of their parents’ behaviors were evaluated while controlling for the contribution of other variables. Results indicate that supportive behaviors from mothers and fathers, as perceived by children, are positively associated with children’s autonomous motivation toward soccer. Perceived supportive behaviors from mothers, but not fathers, are positively linked to athletes’ controlled motivation and negatively to their level of amotivation. Perceived parental behaviors are found to be better predictors of their motivations than parents’ self-reports. Children’s gender moderates the link between children’s level of controlled motivation and their perception of maternal supportive behaviors. Specifically, maternal supportive behaviors predict a higher level of controlled motivation, but only for girls. No other moderation effect was found. Results are discussed in relation to their theoretical and clinical implications. Suggestions for future studies are also discussed. Keywords: motivation, self-determination theory, motivational climate, parents, child athlete, elite soccer

Chaque année, une part significative des dépenses gouvernementales est consacrée aux sports de niveau professionnel et amateur. Selon certains analystes, de tels investissements pourraient constituer un facteur important du succès d’un pays aux Jeux olympiques (JO). Il devient ainsi pertinent d’évaluer si ces dépenses influencent réellement le nombre de médailles obtenues par les athlètes d’une nation. L’originalité de cette recherche est à la fois d’introduire l’investissement public dans le sport comme facteur déterminant du nombre de médailles remportées par un pays et de tenir compte des caractéristiques non observables d’un pays pouvant influencer son résultat olympique. Dans notre recherche, il est proposé de traiter l’hétérogénéité des pays participants aux JO à l’aide de modèles captant les caractéristiques invariantes des nations. De plus, l’inclusion de la variable d’investissement en sport crée un problème de simultanéité. Dans notre recherche, il est proposé de pallier ce problème à l’aide d’une variable instrumentale. Des résultats ont été obtenus à l’aide de modèles linéaires et non linéaires. Selon les spécifications du modèle retenues, un pays aux caractéristiques moyennes qui veut obtenir une médaille supplémentaire aux JO d’été doit, ceteris paribus, accroître son investissement de 35,6 à 106,7 millions de dollars.

La thèse porte sur l'impact d'optimisations algorithmiques pour la synthèse automatique HLS pour ASIC. Ces optimisations algorithmiques sont des transformations de haut niveau, qui de part leur nature intrinsèque restent hors de porter des compilateurs modernes, même les plus optimisants. Le but est d'analyser l'impact des optimisations et transformations de haut niveau sur la surface, la consommation énergétique et la vitesse du circuit ASIC. Les trois algorithmes évalués sont les filtres non récursifs, les filtres récursifs et un algorithme de détection de mouvement. Sur chaque exemple, des gains ont été possibles en vitesse et/ou en surface et/ou en consommation. Le gain le plus spectaculaire est un facteur x12.6 de réduction de l'énergie tout en maitrisant la surface de synthèse et en respectant la contrainte d'exécution temps réel. Afin de mettre en perspective les résultats (consommation et vitesse), un benchmark supplémentaire a été réalisé sur un microprocesseur ST XP70 avec extension VECx, un processeur ARM Cortex avec extension Neon et un processeur Intel Penryn avec extensions SSE. / The thesis deals with the impact of algorithmic transforms for HLS synthesis for ASIC. These algorithmic transforms are high level transforms that are beyond the capabilities of modern optimizing compilers. The goal is to analyse the impact of the High level transforms on area execution time and energy consumption. Three algorithms have been analyzed: non recursive filters, recursive filter and a motion detection application. On each algorithm, the optimizations and transformations lead to speedups and area/surface gains. The most impressive gain in energy reduction is a factor x12.6, while the area remains constant and the execution time smaller than the real-time constraint. A benchmark has been done on SIMD general purpose processor to compare the impact of the high level transforms: ST XP70 microprocessor with VECx extension, ARM Cortex with Non extension and Intel Penryn with SSE extension.

Cette thèse s’est intéressée aux interférences linguistiques intervenant dans la situation de la parole dans la parole, en comparant l’effet de masque de masqueurs paroliers générés dans une langue intelligible pour les participants (français) à celui de masqueurs paroliers générés dans des langues non connues (gaélique irlandais et italien), sur l’identification de mots cibles français. Une tâche de décision lexicale à -5 dB nous a permis d’observer des résultats significativement différents entre les masqueurs paroliers générés dans les langues inconnues (irlandais et italien), avec les masqueurs paroliers italiens qui ont réduit l’intelligibilité des mots cibles français avec la même efficacité que les masqueurs paroliers français, alors que les masqueurs paroliers irlandais ont conduit aux performances les plus élevées. L’utilisation de masqueurs de bruit fluctuant générés à partir de chacun des masqueurs paroliers, a montré que seuls les masqueurs paroliers générés dans une langue intelligible ont produit des interférences linguistiques de haut niveau en plus d’interférences acoustiques et linguistiques de bas niveau. Ainsi, la différence de performances observée entre les masqueurs paroliers irlandais et italiens serait expliquée au niveau acoustique et non à un niveau linguistique. De plus, bien que les masqueurs paroliers italiens et français aient eu des effets de masque équivalents, leurs interférences étaient de natures différentes. Lorsque l’italien devient intelligible pour les participants, les masqueurs paroliers italiens, comme ceux générés en français, produisent des interférences linguistiques de haut niveau, et ce, que les mots cibles soient produits dans la langue native des participants ou dans leur langue seconde. / This research aimed to explore the linguistic interference that occurs during the speech-in-speech situation, by comparing the masking effects of speech backgrounds that were produced in an intelligible language for the participants (i.e., French), to the masking effects of speech backgrounds that were produced in unknown foreign languages (i.e., Irish and Italian), on the identification of French target words. At -5 dB SNR, a lexical decision task revealed significantly divergent results with the unknown languages (i.e., Irish and Italian), with Italian and French speech backgrounds hindering French target word identification to a similar extent, whereas Irish speech backgrounds led to significantly better performances. Using fluctuating noise backgrounds derived from each speech background signals, showed that only the speech backgrounds generated in an intelligible language (i.e., French) produced linguistic interference of high level in addition to acoustic interference and linguistic interference of low level. Thus, the difference observed between the speech backgrounds in Irish and Italian can be explained at an acoustic level but not at a linguistic level. Moreover, although the speech backgrounds in French and in Italian had equivalent masking effects on French word identification, the nature of their interference was different. When Italian became intelligible to the participants, the speech backgrounds in Italian produced linguistic interference of high level like those generated in French, with the target words produced in the native language to the participants or in their second language.

Les conduites à risques des jeunes sont au centre des politiques de santé publique actuelles. Afin de tenter de prévenir leur occurrence, il semble important d’en comprendre les origines. Dans cette logique, ce travail doctoral s’intéresse aux facteurs psychologiques de vulnérabilité à la consommation d’alcool et aux troubles alimentaires subcliniques chez les jeunes. Plus spécifiquement, il appréhende les influences de l’attachement parental, la personnalité et l’alexithymie sur ces conduites au travers de modèles complexes. Trois études ont été mises en place. La première a permis d’explorer le rôle de l’attachement parental et du concept de soi dans la consommation d’alcool des adolescents (N = 245). La seconde a souligné les effets directs et indirects de l’attachement parental, la personnalité et l’alexithymie sur la consommation d’alcool et les troubles alimentaires subcliniques au sein d’une population d’étudiants sportifs (N = 434). La troisième a mis en évidence l’existence de relations directes et indirectes entre l’attachement parental, les facettes de la personnalité, l’alexithymie et les troubles alimentaires subcliniques des athlètes de haut niveau (N = 275). Les résultats révèlent que les comportements risqués des jeunes sont liés à un attachement parental insécurisé et à des difficultés dans l’identification et la description de leurs émotions. La consommation d’alcool est associée à un faible caractère consciencieux alors que les troubles alimentaires subcliniques sont liés à un névrosisme élevé. Plus précisément, l’attachement parental insécurisé favorise la consommation d’alcool au travers de son influence sur le caractère consciencieux et la régulation des affects. Ce type d’attachement contribue également à l’occurrence des troubles alimentaires des sportifs en induisant un névrosisme élevé, et plus particulièrement une forte impulsivité chez les athlètes de haut niveau. / Risk-taking behaviours of young people are issues that need to be addressed. Understanding their origins could prevent them from wide spreading. Consequently, this thesis focused on the psychological factors of vulnerability to alcohol use and subclinical eating disorders amongst young people. More specifically, we examined the influences of parental attachment, personality characteristics and alexithymia on these risk-taking behaviours through different models. Three studies have been carried out. The first one aimed to assess the role of the parental attachment and self-concept in alcohol use of adolescents (N = 245). The second one identified direct and indirect effects of parental attachment, personality characteristics and alexithymia on alcohol use and subclinical eating disorders amongst a sample of student athletes (N = 434). The third study emphasized the direct and indirect relationships between parental attachment, personality facets, alexithymia and subclinical eating disorders amongst a sample of elite athletes (N = 275). The findings provided evidence that risk-taking behaviours of young people were linked with an insecure parental attachment and difficulties in identifying and describing their feelings. Alcohol use was related to low conscientiousness whereas subclinical eating disorders were related to high neuroticism. Insecure parental attachment influenced alcohol use through its influence on conscientiousness and difficulties in identifying one’s feelings. Finally insecure attachment influenced subclinical eating disorders through high neuroticism, and specifically high impulsivity amongst elite athletes.Key words: alcohol use, subclinical eating disorders, parental attachment, alexithymia, personality factors, adolescents, student athletes, elite athletes.

Les systèmes embarqués sont de plus en plus utilisés dans des domaines divers tels que le transport, l’automatisation industrielle, les télécommunications ou la santé pour exécuter des applications critiques et manipuler des données sensibles. Ces systèmes impliquent souvent des intérêts financiers et industriels, mais aussi des vies humaines ce qui impose des contraintes fortes de sûreté. Par conséquent, un élément clé réside dans la capacité de tels systèmes à répondre correctement quand des erreurs se produisent durant l’exécution et ainsi empêcher des comportements induits inacceptables. Les erreurs peuvent être d’origines naturelles telles que des impacts de particules, du bruit interne (problème d’intégrité), etc. ou provenir d’attaques malveillantes. Les architectures de systèmes embarqués comprennent généralement un ou plusieurs processeurs, des mémoires, des contrôleurs d’entrées/sorties ainsi que des accélérateurs matériels utilisés pour améliorer l’efficacité énergétique et les performances. Avec l’évolution des applications, le cycle de conception d’accélérateurs matériels devient de plus en plus complexe. Cette complexité est due en partie aux spécifications des accélérateurs matériels qui reposent traditionnellement sur l’écriture manuelle de fichiers en langage de description matérielle (HDL).Cependant, la synthèse de haut niveau (HLS) qui favorise la génération automatique ou semi-automatique d’accélérateurs matériels à partir de spécifications logicielles, comme du code C, permet de réduire cette complexité.Le travail proposé dans ce manuscrit cible l’intégration d’un support de vérification dans les outils de HLS pour générer des moniteurs sur puce au cours de la synthèse de haut niveau des accélérateurs matériels. Trois contributions distinctes ont été proposées. La première contribution consiste à contrôler les erreurs de comportement temporel des entrées/sorties (impactant la synchronisation avec le reste du système) ainsi que les erreurs du flot de contrôle (sauts illégaux ou problèmes de boucles infinies). La synthèse des moniteurs est automatique sans qu’aucune modification de la spécification utilisée en entrée de la HLS ne soit nécessaire. La deuxième contribution vise la synthèse des propriétés de haut niveau (ANSI-C asserts) qui ont été ajoutées dans la spécification logicielle de l’accélérateur matériel. Des options de synthèse ont été proposées pour arbitrer le compromis entre le surcout matériel, la dégradation de la performance et le niveau de protection. La troisième contribution améliore la détection des corruptions des données qui peuvent modifier les valeurs stockées, et/ou modifier les transferts de données, sans violer les assertions (propriétés) ni provoquer de sauts illégaux. Ces erreurs sont détectées en dupliquant un sous-ensemble des données du programme, limité aux variables les plus critiques. En outre, les propriétés sur l’évolution des variables d’induction des boucles ont été automatiquement extraites de la description algorithmique de l’accélérateur matériel. Il faut noter que l’ensemble des approches proposées dans ce manuscrit, ne s’intéresse qu’à la détection d’erreurs lors de l’exécution. La contreréaction c.à.d. la manière dont le moniteur réagit si une erreur est détectée n’est pas abordée dans ce document. / Embedded systems are increasingly used in various fields like transportation, industrial automation, telecommunication or healthcare to execute critical applications and manipulate sensitive data. These systems often involve financial and industrial interests but also human lives which imposes strong safety constraints.Hence, a key issue lies in the ability of such systems to respond safely when errors occur at runtime and prevent unacceptable behaviors. Errors can be due to natural causes such as particle hits as well as internal noise, integrity problems, but also due to malicious attacks. Embedded system architecture typically includes processor (s), memories, Input / Output interface, bus controller and hardware accelerators that are used to improve both energy efficiency and performance. With the evolution of applications, the design cycle of hardware accelerators becomes more and more complex. This complexity is partly due to the specification of hardware accelerators traditionally based on handwritten Hardware Description Language (HDL) files. However, High-Level Synthesis (HLS) that promotes automatic or semi-automatic generation of hardware accelerators according to software specification, like C code, allows reducing this complexity.The work proposed in this document targets the integration of verification support in HLS tools to generate On-Chip Monitors (OCMs) during the high-level synthesis of hardware accelerators (HWaccs). Three distinct contributions are proposed. The first one consists in checking the Input / Output timing behavior errors (synchronization with the whole system) as well as the control flow errors (illegal jumps or infinite loops). On-Chip Monitors are automatically synthesized and require no modification in their high-level specification. The second contribution targets the synthesis of high-level properties (ANSI-C asserts) that are added into the software specification of HWacc. Synthesis options are proposed to trade-off area overhead, performance impact and protection level. The third contribution improves the detection of data corruptions that can alter the stored values or/and modify the data transfers without causing assertions violations or producing illegal jumps. Those errors are detected by duplicating a subset of program’s data limited to the most critical variables. In addition, the properties over the evolution of loops induction variables are automatically extracted from the algorithmic description of HWacc. It should be noticed that all the proposed approaches, in this document, allow only detecting errors at runtime. The counter reaction i.e. the way how the HWacc reacts if an error is detected is out of scope of this work.

L'accélération matérielle désigne l'utilisation d'architectures spécialisées pour effectuer certaines tâches plus vite ou plus efficacement que sur du matériel générique. Les accélérateurs ont traditionnellement été utilisés dans des environnements contraints en ressources, comme les systèmes embarqués. Cependant, avec la fin des règles empiriques ayant régi la conception de matériel pendant des décennies, ces quinze dernières années ont vu leur apparition dans les centres de calcul et des environnements de calcul haute performance. Les FPGAs constituent une plateforme d'implémentation commode pour de tels accélérateurs, autorisant des compromis subtils entre débit/latence, surface, énergie, précision, etc. Cependant, identifier de bons compromis représente un défi, dans la mesure où l'espace de recherche est généralement très large. Cette thèse propose des techniques de conception pour résoudre ce problème. Premièrement, nous nous intéressons aux compromis entre performance et précision pour la conversion flottant vers fixe. L'utilisation de l'arithmétique en virgule fixe au lieu de l'arithmétique flottante est un moyen efficace de réduire l'utilisation de ressources matérielles, mais affecte la précision des résultats. La validité d'une implémentation en virgule fixe peut être évaluée avec des simulations, ou en dérivant des modèles de précision analytiques de l'algorithme traité. Comparées aux approches simulatoires, les méthodes analytiques permettent une exploration plus exhaustive de l'espace de recherche, autorisant ainsi l'identification de solutions potentiellement meilleures. Malheureusement, elles ne sont applicables qu'à un jeu limité d'algorithmes. Dans la première moitié de cette thèse, nous étendons ces techniques à des filtres linéaires multi-dimensionnels, comme des algorithmes de traitement d'image. Notre méthode est implémentée comme une analyse statique basée sur des techniques de compilation polyédrique. Elle est validée en la comparant à des simulations sur des données réelles. Dans la seconde partie de cette thèse, on se concentre sur les stencils itératifs. Les stencils forment un motif de calcul émergeant naturellement dans de nombreux algorithmes utilisés en calcul scientifique ou dans l'embarqué. À cause de cette diversité, il n'existe pas de meilleure architecture pour les stencils de façon générale : chaque algorithme possède des caractéristiques uniques (intensité des calculs, nombre de dépendances) et chaque application possède des contraintes de performance spécifiques. Pour surmonter ces difficultés, nous proposons une famille d'architectures pour stencils. Nous offrons des paramètres de conception soigneusement choisis ainsi que des modèles analytiques simples pour guider l'exploration. Notre architecture est implémentée sous la forme d'un flot de génération de code HLS, et ses performances sont mesurées sur la carte. Comme les résultats le démontrent, nos modèles permettent d'identifier les solutions les plus intéressantes pour chaque cas d'utilisation. / Hardware acceleration is the use of custom hardware architectures to perform some computations faster or more efficiently than on general-purpose hardware. Accelerators have traditionally been used mostly in resource-constrained environments, such as embedded systems, where resource-efficiency was paramount. Over the last fifteen years, with the end of empirical scaling laws, they also made their way to datacenters and High-Performance Computing environments. FPGAs constitute a convenient implementation platform for such accelerators, allowing subtle, application-specific trade-offs between all performance metrics (throughput/latency, area, energy, accuracy, etc.) However, identifying good trade-offs is a challenging task, as the design space is usually extremely large. This thesis proposes design methodologies to address this problem. First, we focus on performance-accuracy trade-offs in the context of floating-point to fixed-point conversion. Usage of fixed-point arithmetic instead of floating-point is an affective way to reduce hardware resource usage, but comes at a price in numerical accuracy. The validity of a fixed-point implementation can be assessed using either numerical simulations, or with analytical models derived from the algorithm. Compared to simulation-based methods, analytical approaches enable more exhaustive design space exploration and can thus increase the quality of the final architecture. However, their are currently only applicable to limited sets of algorithms. In the first part of this thesis, we extend such techniques to multi-dimensional linear filters, such as image processing kernels. Our technique is implemented as a source-level analysis using techniques from the polyhedral compilation toolset, and validated against simulations with real-world input. In the second part of this thesis, we focus on iterative stencil computations, a naturally-arising pattern found in many scientific and embedded applications. Because of this diversity, there is no single best architecture for stencils: each algorithm has unique computational features (update formula, dependences) and each application has different performance constraints/requirements. To address this problem, we propose a family of hardware accelerators for stencils, featuring carefully-chosen design knobs, along with simple performance models to drive the exploration. Our architecture is implemented as an HLS-optimized code generation flow, and performance is measured with actual execution on the board. We show that these models can be used to identify the most interesting design points for each use case.

Des travaux récents indiquent qu'il existe des différences fondamentales entre les systèmes visuel et auditif: tandis que le premier semble échantillonner le flux d'information en provenance de l'environnement, en passant d'un "instantané" à un autre (créant ainsi des cycles perceptifs), la plupart des expériences destinées à examiner ce phénomène de discrétisation dans le système auditif ont mené à des résultats mitigés. Dans cette thèse, au travers de deux expériences de psychophysique, nous montrons que le sous-échantillonnage de l'information à l'entrée des systèmes perceptifs est en effet plus destructif pour l'audition que pour la vision. Cependant, nous révélons que des cycles perceptifs dans le système auditif pourraient exister à un niveau élevé du traitement de l'information. En outre, nos résultats suggèrent que du fait des fluctuations rapides du flot des sons en provenance de l'environnement, le système auditif tend à avoir son activité alignée sur la structure rythmique de ce flux. En synchronisant la phase des oscillations neuronales, elles-mêmes correspondant à différents états d'excitabilité, le système auditif pourrait optimiser activement le moment d'arrivée de ses "instantanés" et ainsi favoriser le traitement des informations pertinentes par rapport aux événements de moindre importance. Non seulement nos résultats montrent que cet entrainement de la phase des oscillations neuronales a des conséquences importantes sur la façon dont sont perçus deux flux auditifs présentés simultanément ; mais de plus, ils démontrent que l'entraînement de phase par un flux langagier inclut des mécanismes de haut niveau. Dans ce but, nous avons créé des stimuli parole/bruit dans lesquels les fluctuations de l'amplitude et du contenu spectral de la parole ont été enlevés, tout en conservant l'information phonétique et l'intelligibilité. Leur utilisation nous a permis de démontrer, au travers de plusieurs expériences, que le système auditif se synchronise à ces stimuli. Plus précisément, la perception, estimée par la détection d'un clic intégré dans les stimuli parole/bruit, et les oscillations neuronales, mesurées par Electroencéphalographie chez l'humain et à l'aide d'enregistrements intracrâniens dans le cortex auditif chez le singe, suivent la rythmique "de haut niveau" liée à la parole. En résumé, les résultats présentés ici suggèrent que les oscillations neuronales sont un mécanisme important pour la discrétisation des informations en provenance de l'environnement en vue de leur traitement par le cerveau, non seulement dans la vision, mais aussi dans l'audition. Pourtant, il semble exister des différences fondamentales entre les deux systèmes: contrairement au système visuel, il est essentiel pour le système auditif de se synchroniser (par entraînement de phase) à son environnement, avec un échantillonnage du flux des informations vraisemblablement réalisé à un niveau hiérarchique élevé. / Recent research indicates fundamental differences between the auditory and visual systems: Whereas the visual system seems to sample its environment, cycling between "snapshots" at discrete moments in time (creating perceptual cycles), most attempts at discovering discrete perception in the auditory system failed. Here, we show in two psychophysical experiments that subsampling the very input to the visual and auditory systems is indeed more disruptive for audition; however, the existence of perceptual cycles in the auditory system is possible if they operate on a relatively high level of auditory processing. Moreover, we suggest that the auditory system, due to the rapidly fluctuating nature of its input, might rely to a particularly strong degree on phase entrainment, the alignment between neural activity and the rhythmic structure of its input: By using the low and high excitability phases of neural oscillations, the auditory system might actively control the timing of its "snapshots" and thereby amplify relevant information whereas irrelevant events are suppressed. Not only do our results suggest that the oscillatory phase has important consequences on how simultaneous auditory inputs are perceived; additionally, we can show that phase entrainment to speech sound does entail an active high-level mechanism. We do so by using specifically constructed speech/noise sounds in which fluctuations in low-level features (amplitude and spectral content) of speech have been removed, but intelligibility and high-level features (including, but not restricted to phonetic information) have been conserved. We demonstrate, in several experiments, that the auditory system can entrain to these stimuli, as both perception (the detection of a click embedded in the speech/noise stimuli) and neural oscillations (measured with electroencephalography, EEG, and in intracranial recordings in primary auditory cortex of the monkey) follow the conserved "high-level" rhythm of speech. Taken together, the results presented here suggest that, not only in vision, but also in audition, neural oscillations are an important tool for the discretization and processing of the brain's input. However, there seem to be fundamental differences between the two systems: In contrast to the visual system, it is critical for the auditory system to adapt (via phase entrainment) to its environment, and input subsampling is done most likely on a hierarchically high level of stimulus processing.

L'objet de ces travaux de these est l'etude de la conception des systemes mixtes logiciels/materiels, et le prototypage de ces systemes sur des architectures multiprocesseurs (microprocesseur, asics, fpgas, etc..). Ce sujet de recherche fait partie de la synthese de systemes vlsi et de la conception mixte logicielle/materielle. Ces travaux traitent principalement des problemes de co-simulation, des architectures pour le co-design et de la communication logicielle/materielle. Afin d'atteindre ces objectifs, une methodologie permettant la co-simulation et la co-synthese du logiciel et du materiel dans un environnement unifie a ete developpee. Cette methodologie part d'une specification c-vhdl de haut niveau. Le modele c-vhdl est raffine au cours de plusieurs etapes de conception pour aboutir a un prototype fonctionnel valide sur une architecture multiprocesseurs modulaire et flexible. L'originalite de ce travail vient du fait que les memes specifications c-vhdl sont utilisees pour la co-simulation et la co-synthese. Cela est realise grace a un style de description independant de l'architecture cible. La combinaison de l'utilisation des outils de conception disponibles et de la methodologie proposee permet de concevoir des applications de plus en plus complexes. Cette methodologie est validee par la realisation d'une application d'un systeme de commande de moteur base sur la logique floue. La conception de cette application part d'une description c-vhdl. Ce systeme est valide en premier lieu par la co-simulation, puis par les differentes etapes de synthese pour aboutir finalement a un prototype fonctionnel. Ce prototype est transpose sur une plate-forme comportant des modules logiciels et materiels (microprocesseur plus des fpgas)