Ce travail de thèse porte sur la problématique d'élaboration de modèles de systèmes hétérogènes. Il a associé le laboratoire de recherche LAAS-CNRS et la société MENTOR GRAPHICS. Il prend place au sein d'un processus de conception qui se fonde sur les recommandations de l'EIA-632 et sur une ingénierie guidée par les modèles. L'objectif de notre travail est de montrer en quoi le langage VHDL-AMS est adapté à la problématique de modélisation et de simulation de la solution physique au sens des recommandations de l'EIA-632. Dans un premier temps, ce manuscrit présente un état de l'art sur les besoins en modélisation pour la conception système, et dresse un bilan sur les différents langages de modélisation susceptibles d'y répondre. Afin de proposer la norme VHDL-AMS (IEEE 1076.1-1999) comme solution, notre travail s'est attaché à présenter et proposer une méthode à mettre en oeuvre pour converger vers cette norme. Notre démarche s'appuie sur l'ingénierie guidée par les modèles avec une place prépondérante jouée par les transformations de modèle. Nous avons développé ce concept de transformation en vue d'une convergence vers le VHDL-AMS : nous développons la notion de meta modèle avec, entre autre, la création d'un meta modèle du langage VHDL-AMS. Celui-ci va permettre une vérification de la conformité des modèles créés, mais aussi l'écriture de règles de transformations au niveau meta modèle. L'intérêt des industriels possédant un existant de modèles écrits dans un langage de description de matériel propriétaire autre (par exemple le langage MAST) en vue d'une migration vers la norme VHDL-AMS, nous a permis d'éprouver cette méthodologie dans de nombreux cas concrets. Nous avons aussi comparé cette approche à une méthodologie que nous avions précédemment définie, nécessitant une expertise dans les deux langages source et cible. Cela nous a permis de conclure positivement sur la faisabilité d'une telle transformation avec une semi-automatisation et une expertise encore n écessaire à certaines étapes. A titre de démonstration, nous avons développé de nombreux modèles mixtes confirmant les aptitudes du VHDL-AMS à pouvoir être le support principal du prototypage virtuel, ainsi que la validité de notre méthode de transformation. Nous avons notamment réalisé la modélisation VHDL-AMS d'un système très hétérogène de mise à feu d'une charge pyrotechnique, qui valide notre méthodologie. La validation des modèles en conformité avec les spécifications est une des perspectives identifiées de nos travaux, à approfondir.

Les industries productrices de matériaux, que ce soit dans le domaine des polymères ou celui des métaux, conçoivent de nouveaux matériaux pour répondre à des fonctions spécifiques définies par leurs clients. Elles s'appuient sur les progrès spectaculaires des dernières années dans le domaine de la modélisation des procédés et de la prédiction des propriétés d'emploi. Cependant, des efforts importants restent encore à faire dans la compréhension des relations entre une microstructure et ses propriétés de mise en forme et de tenue en service pour développer et inventer les matériaux de demain. Pour mieux comprendre les relations entre microstructures et propriétés mécaniques, les modèles basés sur une démarche micromécanique par changement d'échelles sont très utiles par leur caractère prédictif étendu. Comment représenter au mieux cette microstructure ? Quel est le rôle de la topologie, c'est-à-dire de la morphologie et l'arrangement spatial des constituants ? Quel est le rôle du comportement propre de chaque constituant sur la réponse du matériau ? Ces questions sont au centre de mes activités de recherche. Ma contribution porte plus particulièrement sur le développement de modèles micromécaniques par changement d'échelles dans deux domaines ouverts : le couplage entre des mécanismes instantanés et dépendants du temps tels que l'élasticité et la viscoplasticité et la prise en compte de la topologie dans les matériaux hétérogènes à fort contraste mécanique.<br /><br />Dans le cas d'un fort contraste mécanique, l'arrangement des phases joue un rôle du premier ordre sur les propriétés mécaniques. Il induit en particulier que seule une fraction des phases, appelée fraction effective, est active mécaniquement. Cela amène à définir des «phases mécaniques» qui (i) ne sont pas forcément définies par une homogénéité chimique ou physique et (ii) peuvent évoluer avec les conditions de chargements. On parle alors de « motif morphologique évolutif ». Le modèle autocohérent appliqué au motif morphologique de l'inclusion enrobée a été appliqué avec succès aux semi-solides où inclusion et enrobage sont tous deux composés de liquide et de solide. Il a été implanté dans un code d'éléments finis afin de simuler la mise en forme d'alliages métalliques à l'état semi-solide et en particulier le thixoforgeage en collaboration avec ASCOMETAL CREAS.<br /><br />En ce qui concerne le couplage entre des déformations élastiques instantanés et des déformations viscoplastiques dépendants du temps, un modèle de transition d'échelle, dit modèle à champs translatés, est proposé en s'inspirant de l'approximation autocohérente. Il fournit une description élastique-viscoplastique des interactions entre hétérogénéités efficace et simple à mettre en œuvre numériquement. Cet outil de transition d'échelle a été appliqué à l'étude du comportement élastique-viscoplastique d'aciers polycristallins présentant différentes microstructures en collaboration avec ARCELOR. Les lois décrivant le comportement du monocristal fondées sur la théorie de la plasticité cristalline, prenant en compte les mécanismes de déformation par glissement cristallographique et éventuellement par maclage, ont été adaptées et enrichies aux types de comportement étudiés : dépendants de la vitesse de déformation, de la température, sous sollicitations monotones ou cycliques, après vieillissement de type Bake Hardening.<br /><br />La démarche de modélisation proposée jusqu'alors décrit l'activité plastique à l'aide de variables internes homogènes à l'échelle du grain. Or la plasticité apparaît selon des événements spatio-temporels discrets. Un nouveau projet de recherche est proposé pour lever cette hypothèse de « microhomogénéité » en représentant l'activité plastique par une distribution spatiale mais périodique de « particules » de déformation. Cette approche cherche à prendre en compte l'auto-organisation spatiale de la microstructure dans les calculs de champs dans le but de rendre compte naturellement des effets de taille en plasticité.

Ce travail de thèse aborde les problématiques de coopération de réseaux hétérogènes et de leurs exploitations par un terminal multi-interfaces en situation de mobilité. Le phénomène de convergence des services vers un support unique place le protocole IP comme moyen de communication universel pour le transport de l'information. Cependant, le modèle TCP/IP actuel ne permet pas d'exploiter simultanément, et efficacement, les différentes connexions radio (UMTS, 802.11, DVB) potentiellement disponibles auprès d'un terminal.<br />Nous avons réalisé un état de l'art, mettant en exergue les insuffisances des solutions actuelles, et nous permettant de définir les modes de coopération de<br />réseaux. Nous proposons ici une nouvelle architecture protocolaire reposant sur les protocoles IPv6 et SCTP, et intégrant une entité de gestion des différents réseaux afin d'obtenir une coopération de réseaux optimisée pour un service donné. A travers une expérimentation et diverses simulations, nous avons pu évaluer, par partie, les performances du modèle proposé.

L'objectif principal de cette thèse est de développer un modèle numérique capable de proposer une représentation fine des phénomènes de fissuration pour les matériaux quasi-fragiles à matrice cimentaire. Dans ce sens, l'échelle pertinente retenue est l'échelle mesoscopique. L'échelle mesoscopique est ici de l'ordre du centimètre et le matériau peut être considéré comme bi-phasique (agrégats inclus dans un mortier, contenant lui même des inclusions de taille inférieure). Par ailleurs, de part la diversité des phénomènes de fissuration pour les matériaux quasi-fragiles comme le béton, il est nécessaire de mettre en place un modèle capable de représenter explicitement les fissures à l'interface agrégats/mortier et/ou dans n'importe quelles des deux phases (agrégats et mortier). La modélisation numérique des phénomènes de fissuration proposée s'inscrit, ici, dans le cadre de la méthode des éléments finis à discontinuité forte. Plus précisément, la fissure est ici définie comme l'apparition d'une discontinuité de déplacements ou encore d'une zone d'épaisseur nulle dans laquelle toutes les déformations sont localisées. Elle correspond au cas extrême des bandes de localisation observées dans les sols ou les roches avec une largeur des bandes tendant vers zéro. Par ailleurs, le modèle proposé intégre aussi une discontinuité faible (discontinuité de déformations) afin de capturer les hétérogénéités sans que le maillage soit contraint. Finalement le but est d'intégrer ce meso-modèle dans le cadre d'une approche multi-échelle séquencée permettant le transfert des informations du niveau mesoscopique vers le niveau macroscopique ou au moins sa borne inférieure, le Volume élémentaire Représentatif. Cette approche séquencée permet, par exemple, de déterminer une surface de rupture macroscopique (dans l'esprit d'une fonction seuil) intégrant les principales caractéristiques des matériaux cimentaires.

Les systèmes sur puce sont de plus en plus complexes : ils intègrent des parties numériques, des parties analogiques et des capteurs ou actionneurs. SystemC et son extension SystemC AMS permettent aujourd'hui de modéliser à haut niveau d'abstraction de tels systèmes. Ces outils constituent de véritables atouts dans une optique d'étude de faisabilité, d'exploration architecturale et de vérification du fonctionnement global des systèmes complexes hétérogènes et multiphysiques. En effet, les durées de simulation deviennent trop importantes pour envisager les simulations globales à bas niveau d'abstraction. De plus, les simulations basées sur l'utilisation conjointe de différents outils provoquent des problèmes de synchronisation. Les modèles de bas niveau, une fois crées par les spécialistes des différents domaines peuvent toutefois être abstraits afin de générer des modèles de haut niveau simulables sous SystemC/SystemC AMS en des temps de simulations réduits. Une analyse des modèles de calcul et des styles de modélisation possibles est d'abord présentée afin d'établir un lien avec les durées de simulation, ceci pour proposer un style de modélisation en fonction du niveau d'abstraction souhaité et de la taille du modèle à simuler. Dans le cas des circuits analogiques linéaires, une méthode permettant de générer automatiquement des modèles de haut niveau d'abstraction à partir de modèles de bas niveau a été proposée. Afin d'évaluer très tôt dans le flot de conception la consommation d'un système, un moyen d'enrichir les modèles de haut niveau préalablement générés est présentée. L'attention a ensuite été portée sur la modélisation à haut niveau des systèmes multiphysiques. Deux méthodes y sont discutées : la méthode consistant à utiliser le circuit équivalent électrique puis la méthode basée sur les bond graphs. En particulier, nous proposons une méthode permettant de générer un modèle équivalent au bond graph à partir d'un modèle de bas niveau. Enfin, la modélisation d'un système éolien est étudiée afin d'illustrer les différents concepts présentés dans cette thèse.

Dans le travail coopératif les experts sont amenés à utiliser des ressources sémantiques. Ces ressources sont en général représentées à l'aide de concepts et de relations et peuvent être modélisées sous forme d'ontologies. Chaque expert dans un domaine d'application utilise fréquemment une ou plusieurs ressources sémantiques et peut également avoir accès à d'autres ressources sémantiques mises à disposition par ses partenaires. Ces ressources sont hétérogènes entre elles à différents niveaux ce qui rend difficile l'interopérabilité syntaxique, structurelle et sémantique. Ce travail de thèse met l'accent sur l'interopérabilité sémantique des ressources sémantiques. Nous proposons une méthodologie semi-automatique pour aider à la découverte de correspondances sémantiques entre concepts de ressources sémantiques différentes. Pour réaliser ce travail, nous transformons ces ressources sémantiques en OWL-DL, afin d'utiliser les services de moteurs d'inférences fondés sur les logiques de description. Nous proposons aussi un procédé pour créer des équivalences entre relations de ressources sémantiques différentes, appelé unification de relations, et qui vise à découvrir d'autres correspondances sémantiques. Les résultats de ce travail ont été testés à l'aide d'un prototype. L'application a été réalisée avec des ressources sémantiques issues du secteur européen de la construction. Pour aider à l'évaluation des correspondances sémantiques, nous proposons aussi une modélisation des connaissances du domaine à l'aide de la logique floue.

Les environnements d’informatique en nuage sont des environnements hétérogènes et dynamiques, ce qui les rend complexes à sécuriser. Dans cette thèse, nous proposons un langage et une architecture permettant d’exprimer et d’appliquer des propriétés de sécurité dans un environnement en nuage. Le langage permet à un client de l’informatique en nuage d’exprimer des besoins de sécurité sans préciser comment ils seront appliqués. Le langage se base sur des contextes abstrayant les ressources et des propriétés correspondant aux besoins de sécurité. Les propriétés sont ensuite appliquées en utilisant les mécanismes de sécurité disponibles (tels que SELinux, PAM, iptables ou firewalld) via une architecture autonome. Cette architecture permet d’abstraire et de réutiliser les capacités de sécurité des mécanismes existants. Une propriété de sécurité est ainsi définie comme une combinaison de capacités et peut être appliquée grâce à la collaboration de plusieurs mécanismes. Les mécanismes sont alors automatiquement configurés en accord avec les propriétés établies par l’utilisateur. L’architecture dispose aussi d’un système d’assurance qui lui permet de détecter une défaillance d’un mécanisme ou une erreur d’application. L’architecture peut ainsi répondre aux problèmes rencontrés, par exemple en ré-appliquant des propriétés avec d’autres mécanismes. De plus, le système d’assurance fournit une évaluation de l’application des propriétés. La thèse propose ainsi un système autonome d’application et d’assurance de la sécurité dans des environnements hétérogènes. / Cloud environnements are heterogeneous and dynamic, which makes them difficult to protect. In this thesis, we introduce a language and an architecture that can be used to express and enforce security properties in a Cloud. The language allows a Cloud user to express his security requirements without specifying how they will be enforced. The language is based on contexts (to abstract the resources) and properties (to express the security requirements). The properties are then enforced through an autonomic architecture using existing and available security mechanisms (such as SELinux, PAM, iptables, or firewalld). This architecture abstracts and reuses the security capabilities of existing mechanisms. A security property is thus defined by a combination of capabilities and can be enforced through the collaboration of several mechanisms. The mechanisms are then automatically configured according to the user-defined properties. Moreover, the architecture offers an assurance system to detect the failure of a mechanism or an enforcement error. Therefore, the architecture can address any problem, for instance by re-applying a property using different mechanisms. Lastly, the assurance system provides an evaluation of the properties enforcement. This thesis hence offers an autonomic architecture to enforce and assure security in Cloud environnements.

Le travail réalisé lors de cette thèse s'inscrit dans le cadre du calcul haute performance sur architectures hétérogènes. Pour faciliter l'écriture d'applications exploitant ces architectures et permettre la portabilité des performances, l'utilisation de supports exécutifs automatisant la gestion des certaines tâches (gestion de la mémoire distribuée, ordonnancement des noyaux de calcul) est nécessaire. Une approche bas niveau basée sur le standard OpenCL est proposée ainsi qu'une approche de plus haut niveau basée sur la programmation fonctionnelle parallèle, la seconde permettant de pallier certaines difficultés rencontrées avec la première (notamment l'adaptation de la granularité). / This work takes part in the context of high-performance computing on heterogeneous architectures. Runtime systems are increasingly used to make programming these architectures easier and to ensure performance portability by automatically dealing with some tasks (management of the distributed memory, scheduling of the computational kernels...). We propose a low-level approach based on the OpenCL specification as well as a high-level approach based on parallel functional programming.

Pour répondre aux besoins de plus en plus hétérogènes des applications (puissance et efficacité énergétique), nous nous intéressons dans cette thèse aux architectures émergentes de type multi-cœur asymétrique en fonctionnalités (FAMP). Ces architectures sont caractérisées par une mise en œuvre non-uniforme des extensions matérielles dans les cœurs (ex. unitée de calculs à virgule flottante (FPU)). Les avantages en surface sont apparents, mais qu'en est-il de l'impact au niveau logiciel, énergétique et performance?Pour répondre à ces questions, la thèse explore la nature de l'utilisation des extensions dans des applications de l'état de l'art et compare différentes méthodes existantes. Pour optimiser le placement de tâches et ainsi augmenter l'efficacité, la thèse propose une solution dynamique au niveau ordonnanceur, appelée ordonnanceur relaxé.Les extensions matérielles sont intéressantes car elles permettent des accélérations difficilement atteignables par la parallélisation sur un multi-cœur. Néanmoins, leurs utilisations par les applications sont faibles et leur coût en termes de surface et consommation énergétique sont importants.En se basant sur ces observations, les points suivants ont été développés:Nous présentons une étude approfondie sur l'utilisation de l'extension vectorielle et FPU dans des applications de l'état de l'artNous comparons plusieurs solutions de gestion des extensions à différent niveaux de granularité temporelle d'action pour comprendre les limites de ces solutions et ainsi définir à quel niveau il faut agir. Peu d'études traitent la question de la granularité d'action pour gérer les extensions.Nous proposons une solution pour estimer en ligne la dégradation de performance à exécuter une tâche sur un cœur sans extension. Afin de permettre la mise à l'échelle des multi-cœurs, le système d'exploitation doit avoir de la flexibilité dans le placement de tâches. Placer une tâche sur un cœur sans extension peut avoir d'importantes conséquences en énergie et en performance. Or à ce jour, il n'existe pas de solution pour estimer cette potentielle dégradation.Nous proposons un ordonnanceur relaxé, basé notre modèle d'estimation de dégradation, qui place les tâches sur un ensemble de cœurs hétérogènes de manière efficace. Nous étudions la flexibilité gagnée ainsi que les conséquences aux niveaux performances et énergie.Les solutions existantes proposent des méthodes pour placer les tâches sur un ensemble de cœurs hétérogènes, or, celles-ci n'étudient pas le compromis entre qualité de service et gain en consommation pour les architectures FAMP.Nos expériences sur simulateur ont montré que l'ordonnanceur peut atteindre une flexibilité de placement significative avec une dégradation en performance de moins de 2%. Comparé à un multi-cœur symétrique, notre solution permet un gain énergétique moyen au niveau cœur de 11 %. Ces résultats sont très encourageant et contribuent au développement d'une plateforme complète FAMP. Cette thèse a fait l'objet d'un dépôt de brevet, de trois communications scientifiques internationales (plus une en soumission), et a contribué à deux projets européens. / To meet the increasingly heterogeneous needs of applications (in terms of power and efficiency), this thesis focus on the emerging functionally asymmetric multi-core processor (FAMP) architectures. These architectures are characterized by non-uniform implementation of hardware extensions in the cores (ex. Floating Point Unit (FPU)). The area savings are apparent, but what about the impact in software, energy and performance?To answer these questions, the thesis investigates the nature of the use of extensions in state-of-the-art's applications and compares various existing methods. To optimize the tasks mapping and increase efficiency, the thesis proposes a dynamic solution at scheduler level, called relaxed scheduler.Hardware extensions are valuable because they speed up part of code where the parallelization on multi-core isn't efficient. However, the hardware extensions are under-exploited by applications and their cost in terms of area and power consumption are important.Based on these observations, the following contributions have been proposed:We present a detailed study on the use of vector and FPU extensions in state-of-the-art's applicationsWe compare multiple extension management solutions at different levels of temporal granularity of action, to understand the limitations of these solutions and thus define at which level we must act. Few studies address the issue of the granularity of action to manage extensions.We offer a solution for estimating online performance degradation to run a task on a core without a given extension. To allow the scalability of multi-core, the operating system must have flexibility in the placement of tasks. Placing a task on a core with no extension can have important consequences for energy and performance. But to date, there is no way to estimate this potential degradation.We offer a relaxed scheduler, based on our degradation estimation model, which maps the tasks on a set of heterogeneous cores effectively. We study the flexibility gained and the implications for performance and energy levels. Existing solutions propose methods to map tasks on a heterogeneous set of cores, but they do not study the tradeoff between quality of service and consumption gain for FAMP architectures.Our experiments with simulators have shown that the scheduler can achieve a significantly higher mapping flexibility with a performance degradation of less than 2 %. Compared to a symmetrical multi-core, our solution enables an average energy gain at core level of 11 %. These results are very encouraging and contribute to the development of a comprehensive FAMP platform . This thesis has been the subject of a patent application, three international scientific communications (plus one submission), and contributes to two active european projects.

À côté des études, en France, sur le plurilinguisme des familles de migrants et des travaux internationaux sur les politiques linguistiques familiales, cette thèse s’intéresse aux pratiques langagières intergénérationnelles de familles transnationales. Résidant en Ile de France, à Berlin ou à Antioche au Sud de la Turquie, où les membres les plus âgés sont nés, leur répertoire linguistique comprend l’arabe, le turc et le français ou l’allemand. À partir d’une ethnographie multi-sites auprès de 13 familles dont 100 membres ont été rencontrés, et d’analyses quantitative puis interactionnelle de quatre corpus recueillis dans deux familles à Paris et Berlin, les notions de language shift, de transmission ou d’agentivité sont notamment discutées. Dans un contexte où les participants présentent tous des profils différents et des ressources asymétriques dans les différentes langues, on observe l’utilisation de toutes les langues et en particulier de l’arabe dont la pratique est favorisée, pour les plus jeunes, par des phénomènes d’alignement aux choix linguistiques qu’ils initient dans l’interaction. Le turc se trouve pour sa part utilisé dans des prises de parole multilingues. Les reformulations, aides et traductions font ressortir le rôle prépondérant de la bienveillance entre les adultes et les plus jeunes pour favoriser la communication intergénérationnelle et, par là, l’utilisation des langues familiales.Cette thèse constitue une contribution à la description de pratiques langagières familiales, à l’approche de politiques linguistiques de familles transnationales, à la documentation de la variété d’arabe antiochien en interaction et à l’étude de corpus hétérogènes trilingues. / Along with many French studies on migrant families’ multilingualism and international studies on family language policy, this thesis deals with intergenerational language practices within transnational families. The linguistic repertoire of these families living in Paris, Berlin or Antioch in South Turkey, where the oldest members were born, includes Arabic, Turkish, French or German. Drawing on a multisited ethnography with 13 families and 100 members interviewed, along with quantitative and interactional analysis of four corpora collected in two families in Paris and in Berlin, notions of language shift, transmission and agentivity are discussed. In this context where all the participants present different profiles and show varying resources in the languages used, we observe the use of all languages. Arabic is being used in particular by the youngest thanks to the phenomena of alignment by the oldest to the linguistic choices they initiate in the interaction. Turkish, in contrast, is more used in multilingual turns. The help of family members together with rewording and translating, fosters the role of goodwill between adults and the youngest family members, which enables the intergenerational communication and the use of heritage languages. This thesis is a contribution to the description of family language practices, approaches transnational families’ language policy, allows the documentation of Antiochian Arabic and contributes to the analysis of the trilingual heterogeneous corpora.