Les applications modernes embarquées à hautes performances telles que l'on trouve dans les domaines du multimédia, du traitement de signaux biomédicaux et du traitement de données biométriques, sont de plus en plus complexes et exigeantes en termes de ressources. L'augmentation des performances de puces, contenant un seul processeur, n'est plus une solution adoptée. Par conséquent, une solution prometteuse est les systèmes-sur-puce multiprocesseurs (MPSoC). Cependant, la conception de MPSoC dédiés aux traitements d'applications hautes performances est un travail très difficile en raison d'un certain nombre de contraintes à assurer : la correction fonctionnelle, les performances temporelles, l'efficacité énergétique et la taille optimisée de mémoire. Parmi les ingrédients nécessaires pour une construction correcte et optimisée, nous citons premièrement le besoin de modèles de programmation assez expressifs pour décrire le parallélisme potentiel inhérent des applications cibles. Deuxièmement, nous devons trouver des moyens pour éviter des explorations fastidieuses afin de trouver la meilleure configuration d'architecture pour l'exécution d'une application (par exemple le type et la fréquence des processeurs, l'empreinte mémoire), en particulier pour des applications complexes manipulant de grandes quantités de données et exécutées par des architectures massivement parallèles. Troisièmement, plusieurs niveaux d'abstraction doivent être pris en compte afin de mieux traiter la complexité de la conception. En considérant un niveau de simulation unique où tous les détails d'implémentations sont considérés, les résultats obtenus auront une grande précision. Cependant, cette technique de simulation est longue et fastidieuse, voir parfois impossible en raison de la grande complexité de systèmes. Pour cette raison, le commencement du processus de conception, à un haut niveau d'abstraction, où seulement des informations essentielles de systèmes sont décrites, rend plus facile, et à un très faible coût, la prise de décision sur des choix de configuration. Afin de relever les défis mentionnés ci-dessus concernant la conception des applications MPSoC à haute performance, nous proposons dans le cadre de cette thèse, l'utilisation du profil UML/Marte pour la modélisation de fonctionnalité, d'architectures et d'associations des deux dernières. Ce profil est suffisamment expressif pour décrire des applications hautes performances (par exemple les paquetages RSM et GCM et le langage CCSL) et des architectures MPSoC massivement parallèles (par exemple le paquetage HRM). Pour l'analyse et la vérification de systèmes et l'exploration de l'espace de conception, nous définissons une abstraction de modèles obtenue via des horloges abstraites, inspirées de ceux des langages réactifs synchrones. Les traces d'horloges abstraites capturent les comportements de systèmes en représentant l'activité des unités de traitements durant l'exécution de fonctionnalités. Une technique d'analyse, également inspirée de l'approche synchrone, est définie. Cette technique permet de vérifier des contraintes temporelles : dépendances de données induites par un modèle Marte, les taux d'activations entre des composants. En outre, elle permet d'analyser des contraintes non fonctionnelles : estimation de temps d'exécution, le respect des temps d'échéance, estimation de la consommation d'énergie. Ces propriétés sont directement liées au nombre de processeurs impliqués dans l'exécution du système ainsi que la valeur de leurs fréquences associées. D'un point de vue général, la contribution principale de cette thèse est la définition d'un cadre de travail, à base d'horloges abstraites, qui facilite l'exploration de l'espace de conception des MPSoC à un haut niveau d'abstraction. Le travail a été concrétisé dans un environnement, dénommé Gaspard2, dédié à la conception conjointe de systèmes embarqués à hautes performances. Notre solution est validée sur une étude de cas d'un encodeur JPEG, et retournant des résultats prometteurs.

On appelle composition le mécanisme permettant la réalisation d'applications logicielles par intégration de services. Les applications à service exigeant souvent des propriétés telles que la sélection dynamique ou non déterministe des services, le concept d'application doit être défini différemment, et le processus de composition est très difficile à réaliser manuellement. Le processus de composition devrait être automatisé par des outils et des environnements logiciels. Ces outils devraient permettre d'une part la construction d'applications flexibles et d'autre part garantir la cohérence et la complétude de la composition. Cette thèse s'intéresse à la construction d'applications depuis leur conception jusqu'à leur exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche de composition de services et un prototype nommé SELECTA permettant de répondre aux besoins et aux défis de la composition de services, tels que l'augmentation du niveau d'abstraction de la spécification de la composition, la construction incrémentale de composites, la gestion de la cohérence et de la complétude de composites, la définition de langages de contraintes de services ou d'algorithmes de sélection de services.

Le développement de systèmes logiciels implique l'intégration de différents langages pour modéliser l'organisation et le comportement des composants d'une application. De plus, s'il existe des modèles de processus décrivant les différentes activités pour passer d'une spécification à une réalisation, il n'existe pas de processus général expliquant comment relier de façon rationnelle langages et activités. Par ailleurs, l'Ingénierie Dirigée par les Modèles propose des concepts et des outils pour spécifier et combiner différents langages; ceci en introduisant les concepts de méta­modèles comme moyen pour spécifier des langages, et de transformation de modèles pour les mettre en relation. Un exemple de métamodèle est donné par le standard SPEM (Software Process Engineering Metamodel) dédié à la modélisation de processus de développement logiciel.Dans ce contexte, la thèse propose de tirer profit des éléments précédents pour élaborer des processus de développements spécifiques et orientés modèles conformes à un schéma conceptuel dérivé du schéma de SPEM dans lequel des activités d'un processus peuvent exploiter des métamodèles et des transformations. Un guide méthodologique pour aborder l'ingénierie de processus spécifiques complète le schéma proposé. Les intérêts de la proposition résident alors dans une meilleure capitalisation des connaissances pour un domaine ainsi qu'une réduction des efforts de développement. Finalement, la thèse propose d'élaborer de tels processus spécifiques pour des applications logicielles relevant du domaine des Systèmes à Évènements Discrets.

Ce travail propose une méthodologie de conception du contrôle pour les systèmes reconfigurables sur FPGA, visant à améliorer la productivité des concepteurs et assurer l'efficacité de l'implémentation. Cette méthodologie est basée sur un modèle de contrôle semi-distribué qui se compose d'un ensemble de contrôleurs distribués modulaires assurant chacun les tâches d'observation, de prise de décision et de reconfiguration pour une région reconfigurable du système, et d'un coordinateur entre les décisions des contrôleurs distribués afin de respecter les contraintes et objectifs globaux du système. Cette prise de décision semi-distribuée est basée sur le formalisme des automates de modes. Cette combinaison entre modularité, division du contrôle et formalisme permet d'améliorer la flexibilité, réutilisabilité et scalabilité de la conception du contrôle. Un autre point peut être ajouté à cette combinaison pour améliorer la productivité des concepteurs, qui est l'automatisation. Pour cela, la méthodologie proposée est basée sur une approche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles permettant d'automatiser la génération du code à partir de modèles de haut-niveau d'abstraction. Cette approche fait usage du profil standard MARTE (Modeling and Analysis of Real-Time and Embedded Systems), permettant de rendre les détails techniques de bas niveau transparents aux concepteurs et d'automatiser la génération du code VHDL pour une implémentation matérielle des systèmes de contrôle modélisés afin d'assurer leur performance. Les systèmes de contrôle générés ont été validés par simulation. Les résultats de synthèse ont montré un coût acceptable en termes de temps d'exécution et de ressources pour des systèmes ayant différents nombres de contrôleurs. Un système de contrôle composé de quatre contrôleurs et d'un coordinateur a été également validé par implémentation physique dans un système FPGA pour une application de traitement d'images.

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.

Cette thèse, à caractère industriel, vise à répondre à une problématique de production de l'entreprise ITK. Par la mise en oeuvre des techniques de l'ingénierie dirigée par les modèles, nous proposons un environnement de modélisation et de simulation pour la croissance des plantes. Outre sa facilité d'utilisation pour les agronomes, le prototype obtenu permet la génération automatique de code Java des modèles à intégrer dans des outils d'aide à la décision exécutés sur une plateforme Java Enterprise Edition.

Le système PLM est l'un des outils stratégiques de l'entreprise. Ces systèmes sont sujets à des changements récurrents dans l'entreprise. Les évolutions organisationnelles, le changement de l'offre produit ou encore le remplacement de logiciels PLM peuvent déclencher l'évolution du système d'information PLM. Une des structures les plus importantes dans les systèmes PLM est le modèle du produit, autour duquel s'articule les informations et processus. C'est autour du modèle produit que se concentrent nos recherches. Les causes d'évolution des modèles produits sont des éléments signifiants qui différencient les étapes de la démarche à suivre. Les méthodes d'IDM sont utilisées afin de formaliser la transformation des modèles. En plus, cette démarche bénéfice d'un cadre de similarité spécialement développé pour la configuration de produit. Un exemple industriel est illustré et résolu en appliquant cette démarche. Il s'agit de l'évolution d'un système gérant les modèles spécifiques de produit vers un système qui est capable de construire et d'utiliser les modèles génériques de produit. Un outil informatique support à nos travaux est développé dans le cadre d'Eclipse.

L'essor de l'Internet et l'évolution des dispositifs communicants ont permis l'intégration du monde informatique et du monde réel, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux types d'applications, tels que les applications ubiquitaires et pervasives. Ces applications doivent s'exécuter dans des contextes hétérogènes, distribués et ouverts qui sont en constante évolution. Dans de tels contextes, la disponibilité des services et des dispositifs, les préférences et la localisation des utilisateurs peuvent varier à tout moment pendant l'exécution des applications. La variabilité des contextes d'exécution fait que l'exécution d'une application dépend, par exemple, des services disponibles ou des dispositifs accessibles à l'exécution. En conséquence, l'architecture d'une telle application ne peut pas être connue statiquement à la conception, au développement ou au déploiement, ce qui impose de redéfinir ce qu'est une application dynamique : comment la concevoir, la développer, l'exécuter et la gérer à l'exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche dirigée par les modèles pour la conception, le développement et l'exécution d'applications dynamiques. Pour cela, nous avons défini un modèle de composants à services permettant d'introduire des propriétés de dynamisme au sein d'un modèle de composants. Ce modèle permet de définir une application en intention, via un ensemble de propriétés, de contraintes et de préférences de composition. Une application est ainsi spécifiée de façon abstraite ce qui permet de contrôler la composition graduelle de l'application lors de son développement et de son exécution. Notre approche vise à effacer la frontière entre les activités effectuées avant et pendant l'exécution des applications. Pour ce faire, le même modèle et les mêmes mécanismes de composition sont utilisés de la conception jusqu'à l'exécution des applications. A l'exécution, le processus de composition considère, en plus, les services disponibles dans la plate-forme d'exécution permettant la composition opportuniste des applications ; ainsi que la variabilité du contexte d'exécution permettant l'adaptation dynamique des compositions. Nous avons mis en œuvre notre approche via un prototype nommé COMPASS, qui s'appuie sur les plates-formes CADSE pour la réalisation d'environnements logiciels de conception et de développement, et APAM pour la réalisation d'un environnement d'exécution d'applications à services dynamiques.

Le développement de tests pour les systèmes avioniques met en jeu une multiplicité de langages de test propriétaires, sans aucun standard émergent. Les fournisseurs de solutions de test doivent tenir compte des habitudes des différents clients, tandis que les échanges de tests entre les avionneurs et leurs équipementiers / systémiers sont entravés. Nous proposons une approche dirigée par les modèles pour s'attaquer à ces problèmes : des modèles de test sont développés et maintenus à la place du code, avec des transformations modèle-vers-code vers des langages de test cibles. Cette thèse présente trois contributions dans ce sens. La première consiste en l'analyse de quatre langages de test propriétaires actuellement déployés. Elle nous a permis d'identifier les concepts spécifiques au domaine, les meilleures pratiques, ainsi que les pièges à éviter. La deuxième contribution est la définition d'un méta-modèle en EMF Ecore, qui intègre tous les concepts identifiés et leurs relations. Le méta-modèle est la base pour construire des éditeurs de modèles de test et des motifs de génération de code. Notre troisième contribution est un démonstrateur de la façon dont ces technologies sont utilisées pour l'élaboration des tests. Il comprend des éditeurs personnalisables graphiques et textuels pour les modèles de test, ainsi que des transformations basées-motifs vers un langage de test exécutable sur une plateforme de test réelle.

Dans le contexte actuel, les technologies d'information et de communication sont reconnues comme un élément inévitable pour améliorer les pratiques métiers. Dans le secteur de la prise en charge à domicile, par exemple, elles sont un élément déterminant dans la faisabilité d'un tel service au patient. Cependant, ces organisations évoluent dans un environnement très dynamique et incertain. Au regard de ces perturbations endogènes et exogènes auxquelles sont confrontées les organisations, elles se doivent de réagir de manière agile aux aléas et faire preuve de résilience. Le management de la continuité d'activité (MCA) est une approche de management des organisations qui répond à ces attentes. C'est dans ce contexte que se situent nos travaux de thèse cofinancés par la région Midi-Pyrénées. Notre motivation est la définition d'un cadre méthodologique pour mettre en œuvre le management de la continuité d'activité au sein d'un système socio-technique, cadre qui soutiendrait une nouvelle démarche d'ingénierie d'entreprise dirigée par les modèles. Après avoir fait une synthèse des connaissances sur la théorie du management de la continuité d'activité, un problème de structuration de ces connaissances est formulé. Un cadre méthodologique pour le management de la continuité d'activité est ensuite proposé. Il repose sur (i) la définition et la conception d'un méta modèle de référence fondé sur l'intégration entre management de la continuité d'activité et ingénierie d'entreprise ; (ii) le développement d'un ensemble de matrices d'évaluation de la criticité destinés à soutenir l'analyse d'impact de MCA ; et enfin sur (iii) la définition d'un langage de modélisation étendu aux concepts de MCA. Un cas d'études du domaine de la prise en charge à domicile vient illustrer le bien-fondé de l'application de ce cadre méthodologique sur une base réelle et concrète.