Les systèmes temps réel sont des systèmes informatiques composés de tâches auxquelles sont associées des contraintes temporelles, appelées échéances. Dans notre étude, nous distinguons deux familles de tâches : les tâches temps réel dur et les tâches temps réel souple. Les premières possèdent une échéance stricte, qu'elles doivent impérativement respecter. Elles sont de nature périodique, ou sporadique, et l'étude analytique de leur comportement fait l'objet d'un état de l'art conséquent. Les secondes sont de nature apériodique. Aucune hypothèse sur leur modèle d'arrivéée ni sur leur nombre n'est possible. Aucune garantie ne saurait être donnée sur leur comportement dès lors que l'on ne peut écarter les situations de surcharge, où la demande de calcul peut dépasser les capacités du système. La problématique devient alors l'étude des solutions d'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques qui minimisent les temps de réponse des tâches apériodiques tout en garantissant les échéances des tâches périodiques. De nombreuses solutions ont été proposées ces vingt dernières années. On distingue les solutions basées sur la réservation de ressources, les serveurs de tâches, des solutions exploitant les instants d'inactivité du système, comme les algorithmes de vol de temps creux. La spécification Java pour le temps réel (RTSJ) voit le jour dans les années 2000. Si cette norme répond à de nombreux problèmes liés à la gestion de la mémoire ou à l'ordonnancement des tâches périodiques, celui de l'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques n'est pas abordé. Nous proposons dans cette thèse d'apporter les modifications nécessaires aux algorithmes principaux d'ordonnancement mixte, le Polling Server (PS), le Deferrable Server (DS) et le Dynamic Approximate Slack Stealer (DASS) en vue de leur implantation avec RTSJ. Ces algorithmes ne peuvent en effet être implantés directement tels qu'ils sont décrits, car ils sont trop liés à l'ordonnanceur du système. Nous proposons des extensions aux APIs RTSJ existantes pour faciliter l'implantation de ces mécanismes modifiés, et nous fournissons les interfaces utiles à l'ajout d'autres solutions algorithmiques. Nous proposons également des modifications sur les APIs existantes de RTSJ afin de répondre aux problèmes d'intégration et d'implantation d'algorithmes d'analyse de faisabilité. Nous proposons enfin un algorithme d'estimation des temps creux, le Minimal Approximate Slack Stealer (MASS), dont l'implantation au niveau utilisateur, permet son intégration dans RTSJ

Les systèmes temps réel sont des systèmes informatiques composés de tâches auxquelles sont associées des contraintes temporelles, appelées échéances. Dans notre étude, nous distinguons deux familles de tâches : les tâches temps réel dur et les tâches temps réel souple. Les premières possèdent une échéance stricte, qu'elles doivent impérativement respecter. Elles sont de nature périodique, ou sporadique, et l'étude analytique de leur comportement fait l’objet d’un état de l’art conséquent. Les secondes sont de nature apériodique. Aucune hypothèse sur leur modèle d’arrivéée ni sur leur nombre n’est possible. Aucune garantie ne saurait être donnée sur leur comportement dès lors que l’on ne peut écarter les situations de surcharge, où la demande de calcul peut dépasser les capacités du système. La problématique devient alors l'étude des solutions d’ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques qui minimisent les temps de réponse des tâches apériodiques tout en garantissant les échéances des tâches périodiques. De nombreuses solutions ont été proposées ces vingt dernières années. On distingue les solutions basées sur la réservation de ressources, les serveurs de tâches, des solutions exploitant les instants d'inactivité du système, comme les algorithmes de vol de temps creux. La spécification Java pour le temps réel (RTSJ) voit le jour dans les années 2000. Si cette norme répond à de nombreux problèmes liés à la gestion de la mémoire ou à l'ordonnancement des tâches périodiques, celui de l'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques n'est pas abordé. Nous proposons dans cette thèse d’apporter les modifications nécessaires aux algorithmes principaux d’ordonnancement mixte, le Polling Server (PS), le Deferrable Server (DS) et le Dynamic Approximate Slack Stealer (DASS) en vue de leur implantation avec RTSJ. Ces algorithmes ne peuvent en effet être implantés directement tels qu'ils sont décrits, car ils sont trop liés à l'ordonnanceur du système. Nous proposons des extensions aux APIs RTSJ existantes pour faciliter l’implantation de ces mécanismes modifiés, et nous fournissons les interfaces utiles à l’ajout d'autres solutions algorithmiques. Nous proposons également des modifications sur les APIs existantes de RTSJ afin de répondre aux problèmes d'intégration et d'implantation d’algorithmes d’analyse de faisabilité. Nous proposons enfin un algorithme d’estimation des temps creux, le Minimal Approximate Slack Stealer (MASS), dont l’implantation au niveau utilisateur, permet son intégration dans RTSJ / In computer science, real-time systems are composed of tasks. To each task is associated a timing constraint called a deadline. We distinguish two kinds of tasks : the hard ones and the soft ones. Hard tasks have hard deadlines, which must be respected to ensure the correctness of the system. So hard tasks are in essence periodic, or sporadic. Their behavior has been extensively studied. Soft tasks have soft deadlines that the system has to try to respect. When a task arrival model is unknown, i.e. when task is aperiodic, burst arrivals situation can happens, which makes the tasks timing behavior unpredictable. So aperiodic tasks can only have soft deadlines. The studied problem in this thesis is then the joint scheduling of hard periodic tasks with soft aperiodic events, where the response times of soft tasks have to be as low as possible while the guarantee to meet their deadlines has to be given to hard tasks. A lot of solutions have been proposed these past two decades. We distinguish solutions based on resource reservation, like task servers, and solutions which take benefit from system idle times, like the slack stealer techniques. The first version of the Real-Time Specification for Java (RTSJ) was proposed in early 2000. This specification addresses a lot of problems related to the memory management or the scheduling of periodic tasks. But if it proposes a model to write aperiodic events, advanced mechanisms for the integration of such events to handle the above-mentioned problem are not discussed. We propose modifications to the main advanced mixed scheduling mechanisms like the Polling Server (PS), the Deferrable Server (DS) or the Dynamic Approximate Slack Stealer (DASS) in order to make their implementation possible with the RTSJ. Indeed, these algorithms are deeply connected to the system scheduler, and have to be adapted in order to be implemented in a user-land level.We propose extensions to current RTSJ APIs in order to integrate the modified algorithms and to allow the addition of other algorithms in a unified framework. We also propose some modifications to the RTSJ APIs in order to solve some problems we encountered during the integration of modified algorithms, especially in the field of the feasibility analysis algorithms integration in the specification. Finally, we propose the Minimal Approximate Slack Stealer algorithm (MASS), which is independent of the scheduler implementation and has a lower overhead than DASS

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lille 1 : 2005. / Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 143-155.

Thèse doctorat : Informatique : Villeurbanne, INSA : 1999. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 165-174.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3776. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 161-[170].

Les systèmes temps réel sont des systèmes informatiques composés de tâches auxquelles sont associées des contraintes temporelles, appelées échéances. Dans notre étude, nous distinguons deux familles de tâches : les tâches temps réel dur et les tâches temps réel souple. Les premières possèdent une échéance stricte, qu'elles doivent impérativement respecter. Elles sont de nature périodique, ou sporadique, et l'étude analytique de leur comportement fait l'objet d'un état de l'art conséquent. Les secondes sont de nature apériodique. Aucune hypothèse sur leur modèle d'arrivéée ni sur leur nombre n'est possible. Aucune garantie ne saurait être donnée sur leur comportement dès lors que l'on ne peut écarter les situations de surcharge, où la demande de calcul peut dépasser les capacités du système. La problématique devient alors l'étude des solutions d'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques qui minimisent les temps de réponse des tâches apériodiques tout en garantissant les échéances des tâches périodiques. De nombreuses solutions ont été proposées ces vingt dernières années. On distingue les solutions basées sur la réservation de ressources, les serveurs de tâches, des solutions exploitant les instants d'inactivité du système, comme les algorithmes de vol de temps creux. La spécification Java pour le temps réel (RTSJ) voit le jour dans les années 2000. Si cette norme répond à de nombreux problèmes liés à la gestion de la mémoire ou à l'ordonnancement des tâches périodiques, celui de l'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques n'est pas abordé. Nous proposons dans cette thèse d'apporter les modifications nécessaires aux algorithmes principaux d'ordonnancement mixte, le Polling Server (PS), le Deferrable Server (DS) et le Dynamic Approximate Slack Stealer (DASS) en vue de leur implantation avec RTSJ. Ces algorithmes ne peuvent en effet être implantés directement tels qu'ils sont décrits, car ils sont trop liés à l'ordonnanceur du système. Nous proposons des extensions aux APIs RTSJ existantes pour faciliter l'implantation de ces mécanismes modifiés, et nous fournissons les interfaces utiles à l'ajout d'autres solutions algorithmiques. Nous proposons également des modifications sur les APIs existantes de RTSJ afin de répondre aux problèmes d'intégration et d'implantation d'algorithmes d'analyse de faisabilité. Nous proposons enfin un algorithme d'estimation des temps creux, le Minimal Approximate Slack Stealer (MASS), dont l'implantation au niveau utilisateur, permet son intégration dans RTSJ

Depuis quelques années, on assiste à une expansion fulgurante du marché des terminaux mobiles et sans fil. Dans ce cadre, le déploiement de la technologie Java sur ce type de terminaux connaît un grand succès à cause de ses caractéristiques attrayantes, à savoir la mobilité, la portabilité et la sécurité. En particulier, la plate-forme J2ME/CLDC (Java 2 Micro Edition for Connected Limited Device Configuration) est dédiée au développement d’applications Java qui s’exécutent sur des téléphones cellulaires, des assistants digitaux et de façon générale sur tous les systèmes embarqués dans des appareils électroniques ou industriels. Par ailleurs, la plate-forme J2ME est dotée d’une version allégée de la machine virtuelle Java, appelée KVM (Kilobyte Virtual Machine). Comme toutes machines virtuelles Java, le principal inconvénient de la KVM est sa lenteur d’exécution due au mécanisme d’interprétation. Par conséquent, il y a un besoin réel de disposer de techniques d’accélération qui permettent d’améliorer la performance de la KVM, étant données les contraintes matérielles des plates-formes Java mobiles (ressources mémoire restreintes, puissance de traitement limitée et faible batterie). C’est dans ce contexte particulier que nous abordons la problématique de l’accélération d’une machine virtuelle dédiée à une plate-forme Java mobile. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de concevoir et d’implanter des techniques d’accélération de la machine virtuelle Java pour la plate-forme J2ME/CLDC. Nous proposons également d’élaborer un cadre sémantique pour capturer de manière formelle le langage de bytecode de la plate-forme J2ME/CLDC. Les principaux résultats qui nous ont permis d’atteindre nos objectifs sont : 1. La conception et l’implantation d’un compilateur dynamique sélectif qui accélère la KVM d’un facteur de 400%. également, des techniques accélérant l’appel de méthodes ont été conçues et implantées. 2. élaboration d’un cadre formel dans un style dénotationnel par passage de continuations supportant les aspects intrinsèques du langage Java, à savoir : parallélisme, le non-déterminisme non borné, les structures d’échappement et les données. 3. Spécification du langage de bytecode de la plate-forme J2ME/CLDC dans le cadre sémantique élaboré. / Nowdays, we are witnessing a high expansion of the mobile and wireless devices market. In this context, the Java technology is emerging as a standard execution environment due to its appealing features such as mobility, portability and security. In particular, The J2ME/CLDC platform (Java 2 Micro Edition for Connected Limited Device Configuration) is dedicated to the Java application development for mobile devices and embedded systems. The J2ME/CLDC platform is equipped with a light Java virtual machine, called KVM (Kilobyte Virtual Machine). The main issue of this virtual machine is its performance due to the interpretation mechanism. Consequently, there is a real need to design and implement acceleration techniques for the KVM. Moreover, constraints of wireless and mobile devices in terms of footprint, computation and energy consumption should be considered in the design of these techniques. The main objectives of this thesis are the design and the implementation of acceleration techniques dedicated to the Java virtual machine for the J2ME/CLDC platform. We also intent to elaborate a semantic model to formally capture the bytecode language of the J2ME/CLDC platform.The main research results that achieved these objectives are : 1. The design and implementation of a dynamic selective compiler that speeds up the KVM by a rate of 400%. Other acceleration techniques has been designed and implemented to enhance the method call mechanism. 2. The elaboration of a denotational semantic model with continuations that supports the particular features of the Java language : concurrency, unbounded nondeterminism, escaping constructs and data. 3. The specification of the bytecode language of the J2ME/CLDC platform in the elaborated semantic model.

Récemment, les systèmes distribués sont devenus une catégorie fondamentale de systèmes informatiques. Par conséquent, leur sécurité est devenue essentielle. La recherche décrite dans ce document vise à apporter un éclaircissement sur leurs vulnérabilités quant à la sécurité. Pour ce faire, on a examiné les propriétés de sécurité qu'un système distribué considéré sécuritaire doit supporter. En cherchant un système avec lequel travailler, on a étudié des failles de sécurité des systèmes distribués existants. On a étudié la sécurité de Java et des outils utilisés pour sécuriser ces systèmes. Suite à ces recherches, un nouveau modèle de sécurité Java imposant de nouvelles propriétés de sécurité a été développé. Ce document commence par les résultats de notre recherche sur les systèmes distribués, les outils de sécurité, et la sécurité de Java. Ensuite, on décrit les détails du nouveau système pour finalement faire la démonstration des améliorations qu'apporte ce système avec un exemple. / Recently, distributed systems have become a fundamental type of computer system. Because of this, their security is essential. The research described in this document aimed to find their weaknesses and to find the means to improve them with regards to their security. To do that, we examined the security properties that a system considered secure must support. While looking for a system with which we could work, we studied security problems in existing distributed systems. We studied the security of Java and some tools used to secure these systems. Following our research, we developed a new Java security model, which imposed new security properties. This document begins with the results of our research in distributed systems, security tools, and Java security. Next, we go into detail about our new system to finally demonstrate the security enhancements of our system using an example.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / With the advent and the rising popularity of wireless Systems, there is a proliferation of small internet-enabled devices (e.g. PDAs, cell phones, pagers, etc.). In this context, Java is emerging as a standard execution environment due to its security, portability, mobility and network support features. In particular, J2ME/CLDC (Java 2 Micro Edition for Connected Limited Device Configuration) is now recognized as the standard Java platform in the domain of mobile wireless devices. An important factor that has amplified the wide industrial adoption of J2ME/CLDC is the broad range of Java based solutions that are available in the market. Ail these factors made Java and J2ME/CLDC an ideal solution for software development in the arena of embedded Systems. A successful deployment of Java on these devices relies on a fast and lightweight execution environment. Our research comes to provide a practical and a theoretical vision about possible solutions to design, implement and validate optimization techniques. More precisely, the research results that led to reach this objective are the following: 1. The design, implementation and evaluation of dynamic acceleration techniques: we have designed and implemented a dynamic selective compiler. This compiler speeds up the execution of embedded Java applications by a rate of 400%. Moreover, we have designed other acceleration techniques for the interpretation and the method call mechanisms. 2. The elaboration of a concurrent denotational semantic model that extends the resource pomsets semantics of Gastin and Mislove with unbounded non-determinism. This model is intended to be accommodated to JVML/CLDC (the bytecode language) and to be used for proving the correctness of the optimizations of JVML/CLDC programs. 3. A case study that shows how this semantic model can be embedded in the proof assistant Isabelle in order to validate optimizations of JVML/CLDC programs. / De nos jours, nous assistons à une croissance fulgurante des réseaux sans fil et des systèmes embarqués (cellulaires, assistants digitaux, etc.). Dans ce contexte, Java a connu une popularité grandissante comme étant un environnement d'exécution standard grâce à ses caractéristiques intrinsèques comme la sécurité, portabilité et mobilité. Plus précisément, J2ME/CLDC (Java 2 Micro Edition for Connected Limited Device Configuration) est devenue une plate-forme standard dans le domaine des systèmes embarqués. En effet, l'important déploiement des téléphones Java a permis une large adoption de cette plate-forme. Le succès de celle-ci nécessite l'existence d'un environnement qui permet une exécution rapide des applications Java. C'est dans ce cadre précis que s'inscrit notre recherche. Notre objectif primordial est de concevoir, implanter et fournir une base formelle pour valider des techniques d'accélération de Java pour les systèmes embarqués. Les principaux résultats ayant contribué à l'atteinte de cet objectif sont les suivants : 1. La conception, l'implantation et l'évaluation d'un compilateur léger et rapide pour l'accélération de l'exécution des applications Java dans les systèmes embarqués. Ce compilateur accélère la machine virtuelle embarquée KVM qui vient avec J2ME/CLDC par un facteur de 4. D'autres techniques d'accélération de l'interprétation et du mécanisme d'appel de méthodes ont été réalisées. 2. L'élaboration d'un modèle sémantique dénotationnel qui étend le modèle resource pomsets de Gastin et Mislove au non-déterminisme non borné. Ce modèle est conçu pour spécifier la sémantique du langage JVML/CLDC (langage bytecode) et aussi pour valider les optimisations de programmes JVML/CLDC. 3. Une étude de cas montrant comment ce modèle peut être embarqué dans l'assistant de preuves Isabelle pour des fins de validation semi-automatique des optimisations de programmes JVML/CLDC.

Les systèmes temps-réel critiques sont de plus en plus complexes, et les exigences fonctionnelles et non-fonctionnelles ne cessent plus de croître. Le flot de conception de tels systèmes doit assurer, parmi d’autres propriétés, le déterminisme fonctionnel et la prévisibilité temporelle. Le déterminisme fonctionnel est inhérent aux modèles de calcul flot de données (ex. KPN, SDF, etc.) ; c’est pour cela qu’ils sont largement utilisés pour modéliser les systèmes embarqués de traitement de flux. Un effort considérable a été accompli pour résoudre le problème d’ordonnancement statique périodique et à mémoire de communication bornée des graphes flot de données. Cependant, les systèmes embarqués temps-réel optent de plus en plus pour l’utilisation de systèmes d’exploitation temps-réel et de stratégies d’ordonnancement dynamique pour gérer les tâches et les ressources critiques. Cette thèse aborde le problème d’ordonnancement temps-réel dynamique des graphes flot de données ; ce problème consiste à assigner chaque acteur dans un graphe à une tâche temps-réel périodique (i.e. calcul des périodes, des phases, etc.) de façon à : (1) assurer l’ordonnançabilité des tâches sur une architecture et pour une stratégie d’ordonnancement (ex. RM, EDF) données ; (2) exclure statiquement les exceptions d’overflow et d’underflow sur les buffers de communication ; et (3) optimiser les performances du système (ex. maximisation du débit, minimisation des tailles des buffers). / The ever-increasing functional and nonfunctional requirements in real-time safety-critical embedded systems call for new design flows that solve the specification, validation, and synthesis problems. Ensuring key properties, such as functional determinism and temporal predictability, has been the main objective of many embedded system design models. Dataflow models of computation (such as KPN, SDF, CSDF, etc.) are widely used to model stream-based embedded systems due to their inherent functional determinism. Since the introduction of the (C)SDF model, a considerable effort has been made to solve the static-periodic scheduling problem. Ensuring boundedness and liveness is the essence of the proposed algorithms in addition to optimizing some nonfunctional performance metrics (e.g. buffer minimization, throughput maximization, etc.). However, nowadays real-time embedded systems are so complex that real-time operating systems are used to manage hardware resources and host real-time tasks. Most of real-time operating systems rely on priority-driven scheduling algorithms (e.g. RM, EDF, etc.) instead of static schedules which are inflexible and difficult to maintain. This thesis addresses the real-time scheduling problem of dataflow graph specifications; i.e. transformation of the dataflow specification to a set of independent real-time tasks w.r.t. a given priority-driven scheduling policy such that the following properties are satisfied: (1) channels are bounded and overflow/underflow-free; (2) the task set is schedulable on a given uniprocessor (or multiprocessor) architecture. This problem requires the synthesis of scheduling parameters (e.g. periods, priorities, processor allocation, etc.) and channel capacities. Furthermore, the thesis considers two performance optimization problems: buffer minimization and throughput maximization.