Afin de gérer la complexité des systèmes embarqués modernes, les langages de modélisation proposent des abstractions et des transformations adaptées au domaine. Basées sur le formalisme de machines à états hiérarchiques, connu sous le nom de Statecharts, ils permettent la modélisation du contrôle parallèle hiérarchique. Cependant, ils doivent faire à deux défis majeures quant il s'agit de la modélisation des applications à calcul intensif: le besoin des méthodes unifiées supportant des actions avec parallélisme de donnée; flots d'optimisation et génération de code à partir des modèles trop généralistes. Dans cette thèse, nous proposons un langage de modélisation étendu avec une sémantique d'actions parallèles et machines à états hiérarchiques indexées, spécialement adapté pour les applications à calcul intensif. Avec sa sémantique formelle, nous présentons un flot de compilation optimisante pour le raffinement des modèles en vue d'une génération du code efficace avec parallèlisme de donnée. / Modeling languages propose convenient abstractions and transformations to handle the complexity of today's embedded systems. Based on the formalism of \acrlong{hsm}, they enable the expression of hierarchical control parallelism. However, they face two importants challenges when it comes to model data-intensive applications: no unified approach that also accounts for data-parallel actions; and no effective code optimization and generation flows. In this thesis, we propose a modeling language extended with parallel action semantics and hierarchical indexed-state machines suitable for computationally intensive applications. Together with its formal semantics, we present an optimizing model compiler aiming for the generation of efficient data-parallel implementations.

L’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) est un paradigme du génie logiciel qui utilise les modèles comme concepts de premier ordre à partir desquels la validation, le code, les tests et la documentation sont dérivés. Ce paradigme met en jeu divers artefacts tels que les modèles, les méta-modèles ou les programmes de transformation des modèles. Dans un contexte industriel, ces artefacts sont de plus en plus complexes. En particulier, leur maintenance demande beaucoup de temps et de ressources. Afin de réduire la complexité des artefacts et le coût de leur maintenance, de nombreux chercheurs se sont intéressés au refactoring de ces artefacts pour améliorer leur qualité. Dans cette thèse, nous proposons d’étudier le refactoring dans l’IDM dans sa globalité, par son application à ces différents artefacts. Dans un premier temps, nous utilisons des patrons de conception spécifiques, comme une connaissance a priori, appliqués aux transformations de modèles comme un véhicule pour le refactoring. Nous procédons d’abord par une phase de détection des patrons de conception avec différentes formes et différents niveaux de complétude. Les occurrences détectées forment ainsi des opportunités de refactoring qui seront exploitées pour aboutir à des formes plus souhaitables et/ou plus complètes de ces patrons de conceptions. Dans le cas d’absence de connaissance a priori, comme les patrons de conception, nous proposons une approche basée sur la programmation génétique, pour apprendre des règles de transformations, capables de détecter des opportunités de refactoring et de les corriger. Comme alternative à la connaissance disponible a priori, l’approche utilise des exemples de paires d’artefacts d’avant et d’après le refactoring, pour ainsi apprendre les règles de refactoring. Nous illustrons cette approche sur le refactoring de modèles. / Model-Driven Engineering (MDE) is a software engineering paradigm that uses models as first-class concepts from which validation, code, testing, and documentation are derived. This paradigm involves various artifacts such as models, meta-models, or model transformation programs. In an industrial context, these artifacts are increasingly complex. In particular, their maintenance is time and resources consuming. In order to reduce the complexity of artifacts and the cost of their maintenance, many researchers have been interested in refactoring these artifacts to improve their quality. In this thesis, we propose to study refactoring in MDE holistically, by its application to these different artifacts. First, we use specific design patterns, as an example of prior knowledge, applied to model transformations to enable refactoring. We first proceed with a detecting phase of design patterns, with different forms and levels of completeness. The detected occurrences thus form refactoring opportunities that will be exploited to implement more desirable and/or more complete forms of these design patterns. In the absence of prior knowledge, such as design patterns, we propose an approach based on genetic programming, to learn transformation rules, capable of detecting refactoring opportunities and correcting them. As an alternative to prior knowledge, our approach uses examples of pairs of artifacts before and after refactoring, in order to learn refactoring rules. We illustrate this approach on model refactoring.