Ce mémoire traite de l'obtention d'informations pertinentes, récentes et précises sur l'état courant des plates-formes de calcul modernes. Souvent dénommés grilles, ces environnements se différencient des machines parallèles les ayant précédés par leur nature intrinsèquement hétérogène et fortement dynamique.<br /> <br />Ce document est découpé en trois parties. La première présente les difficultés spécifiques à la grille en se basant sur une sélection de projets d'infrastructures pour la grille et en détaillant les solutions proposées dans ce cadre.<br /><br />La seconde partie montre comment obtenir efficacement des informations quantitatives sur les capacités de la grille et leur adéquation aux besoins des routines à ordonnancer. Après avoir détaillé les problèmes rencontrés dans ce cadre, nous explicitons notre approche, nommée macro-benchmarking. Nous présentons ensuite l'outil FAST, développé dans le cadre de cette thèse et mettant cette méthodologie en oeuvre. Nous étudions également comment cet outil est utilisé dans différents projets.<br /><br />La troisième partie traite de l'obtention d'une vision plus qualitative des caractéristiques de la grille, telle que la topologie d'interconnexion des machines la constituant. Après une étude des solutions classiques du domaine, nous présentons ALNeM, notre solution de cartographie automatique ne nécessitant pas de privilège d'exécution particulier. Cet outil est basé sur l'environnement GRAS, développé dans le cadre de ces travaux pour la mise au point des constituants de la grille.

Ce travail a pour objet la présentation d'une approche pour l'aide au dimensionnement, l'aide à l'élaboration de politiques de conduite et le pilotage en temps réel de cellules flexibles de fabrication. L'approche que nous proposons est articulée autour de la modélisation et de l'analyse d'une cellule flexible sous un ensemble de contraintes cycliques. Le modèle choisi est un réseau de Petri p-temporel t-temporisé plus général qu'un graphe d'événements. Il permet d'une part de découplet les contraintes de gammes des contraintes de ressources, et d'autre part de modéliser aussi bien les durées d'opération associées aux transitions qui sont les paramètres de notre problème, que les durées d'attente des pièces dans les stocks intermédiaires représentés par les places qui sont elles les inconnues du problème. Après avoir défini un régime stationnaire périodique forcé, des bornes minimales et maximales qui correspondent à des conditions nécessaires de réalisation d'une production plus ou moins flexible sont calculées à l'aide des techniques de la programmation mathématique. Ces bornes sont utilisées au niveau d'un algorithme de joueur de réseau de Petri p-temporel t-temporisé possédant un mécanisme de retour arrière ("backtrack") afin de calculer une stratégie particulière de réalisation de la production, l'objectif essentiel étant de réaliser un bon compromis entre efficacité et flexibilité. Finalement, en nous basant sur le résultat de l'ordonnancement prévisionel calculé, le modèle de réseau de Petri est utilisé pour un pilotage temps réel et réactif de la cellule au travers de l'utilisation d'un joueur temps réel ne possédant plus de mécanisme de retour arrière et permettant de décrire en temps réel l'enchaînement des traitements à effectuer sur les pièces, de communiquer avec l'environnement extérieur et d'être soumis à des contraintes temporelles explicites. Un exempl e d'application illustre l'approche exposée.

L'évolution des réseaux de communication rend aujourd'hui possible l'apparition de nouvelles applications distribuées. Néanmoins, l'émergence du multimédia renforce les besoins de bande passante élevée et de garantie des délais, qui devront être pris en considération tant au niveau du réseau que des machines. Cette thèse propose l'architecture d'un système de communication complet, basé sur ATM, permettant de satisfaire les besoins des applications distribuées temps réel. En particulier, il est nécessaire d'intégrer de manière efficace les flux audio et vidéo, qui devront cohabiter avec d'autres trafics comme les alarmes ou les données traditionnelles. L'état de l'art sur l'architecture des machines pour les hauts débits permet de mieux cerner les problèmes posés par l'emploi des nouvelles technologies de communication, et montre que les nombreuses études dans ce domaine ne fournissent que des réponses partielles au problème posé. L'architecture du système de communication proposée permet de supporter plusieurs équipements audio/vidéo sur une même station, de construire des topologies de réseau variées, et d'assurer la redondance de chemins. L'introduction d'un micro-contrôleur sur la carte d'interface au réseau offre des services temps réel de haut niveau grâce au concept de télé-DMA, et fait ainsi profiter les applications des avantages d'ATM. D'autre part, une organisation protocolaire particulière permet de faire cohabiter efficacement les services temps réel et les services télé-informatique classiques. Pour les communications entre les équipements, un mécanisme de contrôle de flux à la source pour garantir un délai d'acheminement borné des messages temps réel est proposé. Les problèmes de récupération des applications existantes, de signalisation, d'administration et de gestion du basculement en cas de défaillance du réseau sont aussi abordés. Enfin, les performances globales du système de communication, puis celles d'un service de transfert périodique de variables temps réel implanté sur le micro-contrôleur sont évaluées.

Cette thèse propose des techniques numériques visant à optimiser les méthodes itératives d'évaluation de performances de modèles Markoviens. Ces techniques s'appliquent à des modèles où la matrice de transition de la chaîne de Markov associée est stockée sous un format tensoriel. Particulièrement, le formalisme des réseaux d'automates stochastiques est employé pour la description des modèles. L'évaluation de performances cherchée est la détermination de l'état stationnaire de la chaîne de Markov (\emph(résolution)). De ce fait, les propriétés de l'algèbre tensorielle généralisée sont proposées et démontrées de façon à établir la base nécessaire aux algorithmes de résolution introduits. Le principal apport de cette thèse réside dans l'efficacité des ces algorithmes, qui est obtenue avec l'accélération des méthodes itératives. Ceci est fait à deux niveaux: la réduction du coût de chaque itération; et la réduction du nombre d'itérations nécessaire à la convergence. La multiplication d'un vecteur par une matrice sous format tensoriel (produit vecteur-descripteur) est l'opération de base des itérations. L'efficacité de cette opération est le premier objectif à atteindre. Le deuxième objectif est l'implémentation des méthodes de la puissance, d'Arnoldi et GMRES dans ses versions standards et pré-conditionnées de façon a minimiser le nombre d'itérations sans trop augmenter le coût de chaque itération. La totalité des concepts introduits est alors utilisée dans le logiciel PEPS 2.0. Plusieurs exemples pratiques de modèles en réseaux d'automates stochastiques ont été mesurés sur PEPS 2.0 pour illustrer les résultats de cette thèse.

Les moyens de traitement de l'information auxquels nous avons accès sont de plus en plus puissants, de plus en plus répartis. Des modèles de programmation, tels que la multiprogrammation légère ou la programmation par objets, leur sont appliqués afin de juguler l'accroissement de la complexité qui en découle. Mais qu'apportent ces modèles ? La mise en oeuvre de ces modèles permet-elle d'employer au "mieux" les ressources disponibles ? Pour répondre à cette question, nous nous plaçons dans une démarche de type "évaluation de performances". La problématique porte sur la reconstruction post-mortem, à partir de mesures, de la dynamique d'une exécution afin de réaliser une analyse qualitative et quantitative des ressources d'exécution consommées. L'hypothèse posée est que l'analyse des interactions entre objets, effectuée à différents niveaux d'abstraction, procure les informations suffisantes à nos études. Pour cela, nous réalisons des observations au niveau applicatif el système et cela sans modification du code exécutable original de l'application ou du noyau du système d'exploitation. Une infrastructure d'observation multi-niveaux a été réalisée dans le cadre d'applications Java réparties. Elle a été appliquée à l'étude d'un serveur multimédia Java. Une analyse de l'algorithmique et des consommations de ressources systèmes a été menée. Pour cela, les observations du niveau applicatif sont effectuées au travers de la JVMPI. Le coût moyen d'observation est de 3µs par point de mesure. Celles du niveau système sont obtenues par insertion à chaud d'un module dans un noyau Linux. De cette façon, les appels systèmes attachés aux écritures et aux lectures dans une "socket" sont déroutés. II nous est ainsi possible de reconstruire les interactions distantes entre objets Java et d'obtenir des indices de consommation des ressources systèmes. Le coût moyen d'observation est ici de 2µs par point de mesure.

L'éco-conception est aujourd'hui une démarche qui interpelle de plus en plus le monde industriel. C'est l'un des meilleurs moyens pour prendre en compte les impacts d'un produit sur l'environnement, i.e. les évaluer et les améliorer. Or intégrer l'éco-conception dans un processus de conception et pouvoir en faire dès l'avant-projet, s'avère extrêmement difficile lorsque les produits sont très complexes car soumis à de nombreuses contraintes (réglementaires, techniques, technologiques,...). C'est à cette problématique qu'ont été confrontés les concepteurs de DCNS, constructeur naval, et à laquelle, par le biais de cette thèse, nous avons essayé de répondre. En créant des briques de données, basées sur le modèle de briques technologiques auxquelles sont ajoutées les informations nécessaires à une évaluation environnementale, il devient possible d'intégrer le paramètre environnemental dans le processus de conception, en tant qu'outil d'aide à la décision. La méthodologie proposée permet alors s'affranchir des habituels points faibles d'une démarche d'évaluation environnementale (l'accès aux bases de données) et d'amélioration environnementale (le manque de connaissances métiers spécifiques aux produits). Ainsi, un outil d'éco-conception " complet ", l'OCEAN, basé sur l'ACV et dédié aux navires a été développé sur ce principe.

Par rapport aux exigences de plus en plus importantes relatives au Maintien en Condition Opérationnelle d'un système industriel, le processus de maintenance joue un rôle fondamental pour l'amélioration de la disponibilité, de la productivité, etc. Pour essayer de contrôler au mieux ces performances, les responsables de maintenance doivent donc être capables de choisir les stratégies de maintenance et les ressources à mettre en œuvre les plus adaptées aux besoins. Dans un objectif d'aide à la prise de décisions en maintenance, les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objet de proposer une méthodologie pour l'élaboration d'un modèle support permettant par simulation d'évaluer les différentes stratégies. La valeur ajoutée de la méthodologie réside dans l'unification, à base de modèles relationnels probabilistes (PRM), des différents types de connaissance nécessaires à la construction de ce modèle d'évaluation. Ce dernier est ainsi construit à partir de motifs génériques et modulables représentatifs des variables décisionnels du système industriel (système principal) et de son système de maintenance. Ces motifs, par instanciation, facilitent la construction des modèles d'applications spécifiques. Cette méthodologie, issue du projet ANR SKOOB, est testée sur le cas applicatif de la maintenance d'un système de production de ferment.

La théorie des matrices aléatoires présente un ensemble d'outils mathématiques efficaces pour l'étude de performances des systèmes de communications numériques. L'objectif de cette thèse est de développer des résultats analytique basés sur la théorie des matrices aléatoires pour étudier les fluctuations de quelques indices de performances pour les systèmes de communications sans fil. Nous étudions dans un premier temps, les fluctuations du rapport signal sur bruit (SINR), indice de performance mesuré à la sortie d'un récepteur linéaire de Wiener, récepteur minimisant l'erreur quadratique des symboles estimés (LMMSE) pour les transmissions par la technique CDMA. Basés sur la méthode REFORM, nous montrons le comportement gaussien asymptotique pour le SINR. L'étude du SINR permet la compréhension de comportements d'autres indices de performances comme l'erreur binaire et la probabilité de dépassement. Basés sur la nature gaussienne des entrées de la matrice canal, nous utilisons des outils mathématiques dédiés aux variables gaussiennes pour évaluer ces deux indices de performances. Des simulations montrent bien la pertinence de cette approche. Il est bien connu que l'information mutuelle entre le signal émis et le signal reçu augmente avec l'utilisation des techniques de transmission multi-antennes. Nous nous intéressons à l'étude des fluctuations de cette statistique pour un modèle séparable non centré, cas Rice. Nous développons des outils mathématiques basés sur la théorie des matrices aléatoires permettant de montrer la nature gaussienne des fluctuations de l'information mutuelle.

Les technologies microélectroniques ainsi que les outils de CAO actuels permettent la conception de plus en plus rapide de circuits et systèmes intégrés très complexes. L'un des plus importants problèmes rencontrés est de gérer la complexité en terme de nombre de transistors présents dans le système à manipuler ainsi qu'en terme de diversité des composants, dans la mesure où les systèmes actuels intègrent, sur un même support de type SiP ou bien SoC, de plus en plus de blocs fonctionnels hétérogènes. Le but de cette thèse est la recherche de nouvelles techniques de test qui mettent à contribution les ressources embarquées pour le test et le contrôle des modules AMS et RF. L'idée principale est de mettre en oeuvre pour ces composantes des méthodes de test et de contrôle suffisamment simples pour que les ressources numériques embarquées puissent permettre leur implémentation à faible coût. Les techniques proposées utilisent des modèles de représentation auto-régressifs qui prennent en comptes les non linéarités spécifiques à ce type de modules. Les paramètres du modèle comportemental du système sont utilisés pour la prédiction des performances du système qui sont nécessaire pour l'élaboration de la signature de test et le contrôle de la consommation du circuit. Deux démonstrateurs ont été mis en place pour valider la technique proposée : une chaine RF conçue au sein du groupe RMS et un accéléromètre de type MMA7361L.

Considérons les systèmes à évènements discrets qui sont modélisables par des réseaux de Pétri du type "graphes d'évènements temporisés", Ils ont un comportement optimal (fonctionnement au plus tôt) qui peut-être calculé sans simulation par un système dynamique qui est linéaire dans l'algèbre des dïodes (max,+) ou (min,+). Le comportement asymptotique d'un tel système à évènements discrets est cyclique et les caractéristiques de ce cycle (période, délai, motif) sont analysables par un calcul de valeur propre sur la matrice de dynamique. À partir de cette formulation linéaire, une représentation externe (fonction de transfert) peut-être obtenue grâce à un calcul formel sur des séries à coefficients dans les dïodes, la fonction de transfert d'un tel système est rationnelle au sens des dïoides et est factorisable en une expression finie de polynômes.