Les systèmes sur puces actuels mettent à profit des architectures multiprocesseurs (MPSoC) afin de répondre aux exigences en termes de performances et de consommation. Cette dominance du logiciel nous contraint à débuter la validation et l'intégration avec le matériel dès les premières étapes des flots de conception. Les principales contributions de cette thèse sont (1) la proposition d'une méthodologie de conception de plateformes de simulation basée sur l'exécution native du logiciel, (2) une technique d'instrumentation permettant l'annotation du logiciel s'exécutant sur cette plateforme de simulation. Les plateformes de simulation ainsi développées permettent l'exécution de la quasi totalité du logiciel final (y compris le système d'exploitation) sur des modèles réalistes de l'architecture matérielle du système. Associées à la technique d'instrumentation, ces plateformes permettent de prendre en compte de manière précise des grandeurs physiques telles que le temps liées à l'exécution du logiciel.