La validation, incluant vérification fonctionnelle et évaluation de performance, est un processus critique pour la conception de designs matériels complexes : un design fonctionnellement correct peut s'avérer incapable d'atteindre la performance ciblée. Plus un problème dans un design est identifié tard, plus son coût de correction est élevé. La validation de designs devrait donc être entreprise le plus tôt possible dans le flot de conception. Cette thèse présente un formalisme de modélisation par composition, couvrant les aspects fonctionnels et temporisés des systèmes matériels, et définit une approche d'évaluation de performance afin d'analyser les modèles construits. Le formalisme de modélisation défini, appelé Interactive Probabilistic Chain (IPC), est une algèbre de processus a temps discret. Nous avons défini une bisimulation de branchement et prouvé sa congruence par rapport à l'opérateur de composition parallèle, nous permettant une approche compositionnelle. les IPCs peuvent être vues comme une transposition des Interactive Markov Chains dans un espace de temps discret. Pour l'évaluation de performance, une IPC complètement spécifiée est transformée en une chaîne de Markov à temps discret, qui peut être analysée. De plus, nous avons défini une mesure de perfor- mance, appelée latence, et un algorithme permettant de calculer sa distribution moyenne sur le long terme. A l'aide d'outils permettant de traiter les IPCs, développés sur la base de la boîte à outils CADP, nous avons étudié les aspects de communication d'un design industriel, l'architecture xSTream, développée chez STMicroelectronics.