Cette dissertation montre que des applications embarquées complexes peuvent tirer partie efficacement de plateformes MP-SoC hétérogènes tout en respectant les critères de flexibilité, mise à l'échelle, portabilité et time-to-market. Elle fait la description d'un flot de conception de logiciel embarqué amélioré combinant un générateur de code, GECKO, et un environnement logiciel innovant, APES, afin d'obtenir un haut niveau d'efficacité. La contribution ainsi présentée est double : 1) un flot de conception de logiciel embarqué amélioré avec un ensemble d'outils permettant la construction automatique d'objets binaires minimaux pour une application donnée ciblant une plateforme MP-SoC donnée, et 2) un ensemble de composants logiciels modulaire et portable incluant des mécanismes de systèmes d'exploitations traditionnels ainsi que le support de multiples processeurs.

Dans cette recherche est abordé l'apprentissage de la fonction sinus par un processus de modélisation. La littérature nous montre, qu'à des fins de résolution, les élèves éprouvent des difficultés à traduire des situations concrètes en modèles mathématiques (Gravemeijer). De notre point de vue, la modélisation avec la manipulation combinée d'artefacts (au sens de Rabardel) physiques et technologiques peut supporter cet apprentissage. Puisque dans la pratique, la modélisation mathématique est surtout utilisée pour l'enseignement des relations fonctionnelles (O'Callaghan), et que l'apprentissage des fonctions sinus engendre énormément de difficultés (Kendal et Stacey), notre objectif est d'observer l'apprentissage des fonctions sinus à partir de la modélisation d'une situation donnée. Pourrions-nous arriver à cet objectif en utilisant des artefacts (physiques et technologiques)? Globalement, la recherche a suivi le modèle de l'ingénierie didactique. Lors de l'expérimentation nous avons précisément retenu la méthode d'enseignement ACODESA (Hitt), à cause du caractère social de construction des connaissances qu'elle permet. Cette expérimentation s'est déroulée en septembre 2010 sur sept séances de 60 minutes. Huit élèves de secondaire 5 ont participé volontairement à cette recherche. En début d'expérimentation, les élèves connaissaient les relations trigonométriques dans le triangle (secondaire 4), mais non la forme fonctionnelle du sinus. Dans un environnement d'apprentissage collaboratif, le travail sur la situation avec des artefacts physiques et technologiques a permis de récolter des données. Ces dernières ont été très riches en apprentissages pour moi en tant que chercheuse. En effet, l'analyse de ces données a permis de constater qu'en début d'apprentissage, à cause d'une rupture avec le contrat didactique habituel, les élèves éprouvent de la difficulté à commencer le processus de modélisation. Une fois le processus enclenché, les élèves construisent des modèles subséquents qui les amènent vers la représentation algébrique de la fonction sinus. Par contre, lors de la dernière étape de réflexion, allouée pour la déduction de l'expression algébrique, les élèves ne retournent pas vers la situation, ni même vers la table des valeurs, mais plutôt vers des savoirs acquis dans leur classe de mathématiques. Ils se sont trouvés en face de contradictions cognitives. Ce n'est qu'après un long moment de réflexion et de discussions, que les élèves ont dépassé ces contradictions et ont finalement proposé une expression algébrique qui fait intervenir le sinus. Cette approche a permis à des élèves d'une même classe d'atteindre un savoir à partir de manipulations d'artefacts et de discussions. Les échanges ont permis de combler les manques engendrés à la fois par la manipulation d'artefacts physiques et par la manipulation d'artefacts technologiques, dans une ambiance d'échanges et de collaboration. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Fonction sinus, modélisation, technologies, instrumentation, représentations.

Ce travail de thèse introduit un nouveau concept dans la vérification des circuits au niveau RTL : l'interopérabilité entre simulateurs HDL, émulateurs matériel et plateformes de prototypage. Cela permet de bénéficier, à la fois de l'excellente vitesse d'exécution des plateformes de prototypage et des capacités de déboguage, d'observabilité et contrôlabilité offertes par les émulateurs matériel et simulateurs HDL. L'idée principale de l'interopérabilité consiste en la réalisation des tests sur une plateforme de prototypage rapide tout en réalisant périodiquement des sauvegardes de l'état du circuit. Lorsqu'une erreur apparait, le déboguage est réalisé, soit un émulateur rapide, soit un simulateur HDL économique : le test est alors rejoué à partir de la dernière sauvegarde d'état réalisée avant l'instant d'apparition du problème. Enfin, cette thèse présente un flot de prototypage, validé sur un circuit industriel STM HLS25, permettant d'intégrer l'interopérabilité comme une fonctionnalité du circuit

Les couplages sont des primitives cryptographiques qui interviennent désormais dans de nombreux protocoles. Dès lors, il est nécessaire de s'intéresser à leur calcul et à leur implémentation efficace. Pour ce faire, nous nous reposons sur une étude algorithmique et arithmétique de ces fonctions mathématiques. Les couplages sont des applications bilinéaires définies sur des courbes algébriques, plus particulièrement, dans le cas qui nous intéresse, des courbes elliptiques et hyperelliptiques. Nous avons choisi de nous concentrer sur une sous-famille de celles-ci : les courbes supersingulières dont les propriétés permettent d'obtenir à la fois des couplages symétriques et des algorithmes efficaces pour leur calcul. Nous décrivons alors une approche unifiée permettant d'établir une large variété d'algorithmes calculant des couplages. Nous l'appliquons notamment à la construc- tion d'un nouvel algorithme pour le calcul de couplages sur des courbes supersin- gulières de genre 2 et de caractéristique 2. Les calculs nécessaires aux couplages que nous décrivons s'appuient sur l'implé- mentation d'une arithmétique rapide pour les corps finis de petite caractéristique : la multiplication est l'opération critique qu'il convient d'optimiser. Nous présen- tons donc un algorithme de recherche exhaustive de formules de multiplication. Enfin, nous appliquons toutes les méthodes précédentes à la conception et l'im- plémentation de différents accélérateurs matériels pour le calcul de couplages sur différentes courbes dont les architectures ont été optimisées soit pour leur rapidité, soit pour leur compacité.

Les grandes entreprises ferroviaires intègrent au niveau du matériel roulant une grande variété de systèmes complexes qui se doivent d'être fiables et ce, dès le démarrage du service commercial. Ce travail de thèse propose une méthodologie expérimentale pour l'amélioration de la robustesse d'un système prédominant, à savoir l'accès voyageurs. L'objectif est d'améliorer sa fiabilité intrinsèque dans un laps de temps raisonnable dans le cadre de projet industriel contraint par le temps. La méthodologie expérimentale proposée s'appuie sur la méthode des essais aggravés et accélérés de fiabilité, et se veut être optimisée grâce à l'utilisation de plans d'expériences D-optimaux. Après une analyse bibliographique, suivie d'une étude sur l'utilisation des plans d'expériences D-optimaux, ce travail expose les méthodes et moyens expérimentaux mis en place pour utiliser les plans d'expériences dans un contexte industriel. La dernière partie de cette thèse contient les résultats quantitatifs et qualitatifs issus des expérimentations réaliséessur le banc d'essais du système accès voyageurs développé par Bombardier.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Cette thèse traite de la modélisation et la simulation de réseaux de capteurs sans fil afin de fournir des estimations précises de consommations d'énergie. Un cadre de conception et de simulation base sur SystemC au niveau système est proposé, nommé IDEA1. Elle permet l'exploration de l'espace de conception de réseaux de capteurs à un stade amont. Les résultats de simulation comprennent le taux de livraison de paquets, la latence de transmission et les consommations d'énergie. Sur un banc d'essai comportant 9 nœuds, la différence moyen entre les IDEA1 simulations et les mesures expérimentales est 4.6 %. Les performances d'IDEA1 sont comparées avec un autre simulateur largement utilisé, NS-2. Avec la co-simulation matérielle et logicielle, IDEA1 peut apporter des modèles plus détaillés de nœuds de capteurs. Pour fournir les résultats de la simulation au même niveau d'abstraction, IDEA1 réalise les simulations deux fois plus vite que NS-2.Enfin, deux études de cas sont accomplies pour valider le flot de conception d'IDEA1. La performance de l'IEEE 802.15.4 est globalement évaluée pour diverses charges de trafic et configurations de paramètres de protocole. Une application de contrôle actif des vibrations est également étudiée. Les simulations d'IDEA1 trouvent le meilleur choix de protocoles de communication.

Les applications embarquées actuelles imposent des contraintes de plus en plus sévères. La puissance sans cesse croissante de calcul et de communication implique l'utilisation d'architectures multiprocesseurs, la portabilité implique des architectures monopuces et la faible consommation et faible coût impliquent des architectures dédiées. Ajouté à cela, les méthodes de conception évoluent moins vite que les possibilités technologiques d'intégration. Ainsi, une approche systématique partant d'un niveau d'abstraction plus élevé que le RTL est nécessaire pour réduire le temps de mise sur le marché et maîtriser la complexité.<br />Le sujet de cette thèse porte sur la mise en œuvre d'une nouvelle approche de conception systématique d'architectures multiprocesseurs monopuces dédiées à des application spécifiques. <br />Ainsi, un modèle architectural multiprocesseur générique est proposé. Ce modèle est modulaire, flexible et extensible, permettant de couvrir un large domaine d'applications. Les composants de traitement sont dissociés du réseau de communication via des interfaces génériques de communication jouant le rôle de coprocesseurs. <br />Un flot de conception complet est constitué de deux étapes principales. La première étape est l'étape d'exploration d'architecture. Concernant cette étape, une méthode d'estimation de performance au niveau système est proposée. Cette méthode permet une exploration rapide de l'espace de solutions architecturales pour trouver l'architecture système optimale pour l'application à concevoir. Le but de cette étape est de fixer les paramètres architecturaux (optimaux) dédiés à l'application. Ces paramètres sont utilisés dans la seconde étape –qui est l'étape d'implémentation– pour produire l'architecture RTL. Cette étape comporte trois types d'actions : la conception des composants logiciels, la conception des composants matériels et la conception du réseau de communication permettant d'intégrer les composants de base. Cette étape est réalisée de façon systématique basée sur l'instanciation et la configuration de composants dans une bibliothèque.<br />L'approche proposée permet de réduire significativement le temps de mise sur le marché de systèmes multiprocesseurs monopuces complexes. Plusieurs applications industrielles ont été réalisées pour valider et évaluer les performances de cette approche.

Cette thèse, traitant la problématique du tissage et de son propre univers, cherche à élargir l’espace commun et restreint de la pratique du tissage et ses manifestations. Nous étudions, d’emblée, la technique de tissage traditionnelle, sa structure et sa composition. Les tapis berbères tunisiens sont pour tout chercheur des instruments de déchiffrage d’espaces plastiques porteurs de tant de significations. Ils sont un élément de mémoire culturelle, explicitant notamment le sens et les signes des motifs et des couleurs. Item pour les vêtements, leurs tissus sont un moyen d’identification et un support de communication. Le vêtement devient aussi «langage» à l’instar de la calligraphie. Le point, la ligne et la surface s’expriment en s’entrelaçant autrement. Ces éléments se structurent et se composent par le biais «d’autres chaines» et «d’autres trames», afin de nous proposer une autre facette de «tissu». Celui-ci devient tantôt numérique tantôt métaphorique. L’image numérique est donc le produit de cette nouvelle facette générée par l’usage de l’informatique. La science et la technologie ont procuré à l’art (participatif/hybride) de nouveaux outils plus complexes et plus variés afin de perpétuer l’interprétation des mondes et susciter les interrogations. Elles nous permettent d’accueillir et d’intégrer de nouvelles approches et médiums dans l’univers artistique tels que le mouvement, le son, la vidéo, etc., en créant un nouveau rapport du public à l’œuvre. L’espace public et urbain devient alors une matrice propice pour s’exprimer artistiquement. / This thesis, treating the problematic of weaving and its proper universe looks for widening the common restricted space of the practice of weaving and its manifestations. At first, we studied the traditional weaving technique, its structure and composition. The Tunisian berber carpets are for all researchers an instrument of decoding plastic spaces, which carry many significations. They are an element of cultural memory, notably highlighting the sense and the signs of motifs and colors. Item for the clothes, their tissues are a medium of identification and a mean of communication. The piece of cloth also becomes a “language” just likecalligraphy. The point, the line and the surface entwine to bring out different expressions. These elements are structured and composed through “other channels” and “other wefts” in order to suggest another facet of “tissue”. This latter becomes digital sometimes and metaphorical for other times.Thus, the digital picture is the product of this new facet generated by the use of computer science. Science and Technology have provided to Art (whether participative of hybrid) new tools that are more complex and various aiming at perpetuating the interpretation of worlds and popping up interrogations. They allow us to receive and integrate new approaches and media within the artistic universe such as ; the motion, the sound, the video etc. while creating a new relationship between the audience and the artwork itself. Therefore, the public and urban space becomes a prosperous matrix to thrive artistically.

La première partie de ce travail concerne la production cyclique pour l'optimisation du taux de production dans les flowshops robotisés, où un robot est chargé du transport des pièces. Les cellules robotisées peuvent être disposées de façon linéaire ou circulaire. Les principaux résultats théoriques concernant la disposition linéaire ne peuvent être étendus à la configuration circulaire. En particulier, trouver le meilleur cycle de production de une pièce (1-cycle) est un problème polynomial dans le cas des cellules linéaires additives, mais NP-difficile pour la configuration correspondante circulaire.Nous nous concentrons principalement sur le cas des cellules circulaires équilibrées, où le temps d'usinage est identique sur toutes les machines. Après avoir présentés des outils pour l'analyse cyclique dans les cellules circulaires, nous établissons des propriétés nécessaires des 1-cycles performants, ce qui permet de conclure sur le problème du meilleur 1-cycle jusqu'à 8 machines. Toutefois, nous fournissons un contre-exemple pour 6 machines à la conjecture classique des 1-cycles, toujours ouverte dans cette configuration.Ensuite, nous étudions la structure des 1-cycles performants pour des cellules circulaires équilibrées arbitrairement grandes. Nous définissons et étudions les propriétés d'une nouvelle famille de cycles basée sur cette structure et formulons une conjecture sur sa dominance sur les 1-cycles qui conduirait à un algorithme polynomial pour le problème du meilleur 1-cycle dans ce cas. Cette structure permet de déterminer le meilleur 1-cycle jusqu'à 11 machines.Dans la deuxième partie, nous présentons le travail réalisé sur un problème industriel proposé par la SNCF dans le cadre du challenge ROADEF/EURO. Nous proposons un algorithme glouton pour ce problème combinant divers aspects de la gestion des trains au sein d'une gare. / The first part of this work deals with cyclic production for throughput optimization in robotic flow-shops, where a robot is in charge of the material handling of parts. Robotic cells may have a linear or a circular layout. Most theoretical results for the linear layout do not hold for the circular layout. In particular, the problem of finding the best one part production cycle (1-cycle), which is a polynomial problem for linear additive cells, has been proved NP-hard for the corresponding circular configuration.We mainly focus on a special case of circular balanced cells, where the processing times are identical for all machines. After presenting tools for cyclic analysis in circular cells, we study necessary properties of efficient 1-cycles. These results allow to conclude on the best one part production cycle for any parameters in circular balanced cells up to 8 machines. However, we provide a counter-example to the classical 1-cycle conjecture, still open for this configuration.Then, we study the structure of efficient one part production cycles in arbitrarily large circular balanced cells. We introduce and study a new family of cycles based on this structure, and formulate a conjecture on its dominance over one part-production cycles, which would lead to a polynomial algorithm for finding the best 1-cycle for circular balanced cells. This structure allows to settle the best one part production cycle for cells with up to 11 machines.In a second part, we present work on an industrial problem of railway stock scheduling proposed by the French railway company in the context of the ROADEF/EURO competition. We propose a greedy algorithm for this problem combining the various aspects of trains handling inside a station.