Les structures industrielles sont soumises à des sollicitations complexes dont certaines biaxiales. Afin d'étudier de manière expérimentale l'influence de la biaxialité du chargement sur la durée de vie, des essais de fatigue biaxiale à grand nombre de cycles sont menés sur matériaux acier inoxydable austénitique 304L CLI, et alliage de titane. Une géométrie d'éprouvette en croix, affinée en son centre a été dimensionnée pour cette étude. Une vingtaine d'essais en efforts imposés, à température ambiante ont été menés avec divers types de chargements. Des moyens sophistiqués de prises de vues sont mis en place, et permettent par corrélation d'images, de caractériser les déformations plastiques et amplitudes de déformations. Pour prendre en compte la dispersion expérimentale de la limite de fatigue d'un matériau métallique, le modèle d'endommagement et de fatigue à deux échelles est rendu probabiliste dans la nouvelle version du post-processeur DAMAGE_2009. Enfin, l'ajout d'un terme de Drucker-Prager dans la fonction critère du modèle permet de mieux retranscrire l'effet de contrainte moyenne sur la durée de vie.

Les systèmes temps-réel strict sont soumis à des contraintes temporelles dont le non respect peut entraîner des conséquences économiques, écologiques, humaines catastrophiques. Le processus de validation, garantissant la sûreté de ces logiciels en assurant le respect de ces contraintes dans toutes les situations possibles y compris le pire cas, se base sur la connaissance à priori du pire temps d'exécution de chacune des tâches du logiciel. Cependant, l'obtention de ce pire temps d'exécution est un problème difficile pour les architectures actuelles, en raison des mécanismes matériels complexes pouvant amener une variabilité importante du temps d'exécution. Ce document se concentre sur l'analyse du comportement temporel pire cas des hiérarchies de mémoires cache, afin de déterminer leur contribution au pire temps d'exécution. Plusieurs approches sont proposées afin de prédire et d'améliorer le pire temps d'exécution des tâches s'exécutant sur des processeurs multi-cœurs disposant d'une hiérarchie de mémoires cache avec des niveaux partagés entre les différents cœurs de calculs.

Alors que l'informatique est résolument tournée vers l'avenir, cette thèse se concentre sur le passé ; non pas par nostalgie mais plutôt parce que le futur des logiciels âgés est une question d'actualité. Plus particulièrement trois thèmes sont abordés : la maintenance, la ré-ingénierie et la programmation globale. L'objectif de cette étude est d'explorer l'intersection entre la ré-ingénierie et la programmation globale, domaine que nous avons baptisé ré-ingénierie globale. L'idée principale est de réutiliser des concepts et des techniques de programmation détaillée. En fait nous proposons de définir la programmation globale en distinguant 4 aspects du logiciel : l'architecture, la manufacture, la variation et l'évolution. Un modèle abstrait basé sur des concepts ensemblistes est proposé pour modéliser les différentes entités de programmation globale. La technologie relative à ce domaine est ensuite décrite en considérant aussi bien l'état de l'art que l'état de la pratique. La différence entre ces deux aspects souligne l'intérêt de la ré-ingénierie globale. A titre d'illustration, nous étudions le cas des préprocesseurs en tant qu'outils de programmation globale. Ces outils de bas niveau provenant des années 70 sont traditionnellement utilisés pour décrire des familles de programmes. Pour faciliter la compréhension de tels artefacts nous proposons d'utiliser des techniques comme l'évaluation partielle, l'analyse inter-procédurale de flot de données ou encore le découpage. Ces techniques, définies de manière rigoureuse, s'appuient sur la sémantique dénotationnelle du préprocesseur utilisé. Un prototype montrant leur utilité a été réalisé. Il prouve qu'une approche basée sur des fondements théoriques issus de la programmation détaillée est applicable pour résoudre des problèmes pratiques de programmation globale.

Le secteur Semi-conducteurs avec l'avènement de fabrication submicroniques coule dessous de 45 nm ont commencé à relever de nouveaux défis pour continuer à évoluer en fonction de la loi de Moore. En ce qui concerne l'adoption généralisée de systèmes embarqués une contrainte majeure est devenu la consommation d'énergie de l'IC. En outre, les technologies de mémoire comme le standard actuel de la technologie de mémoire intégré pour la hiérarchie de la mémoire, la mémoire SRAM, ou le flash pour le stockage non-volatile ont des contraintes complexes extrêmes pour être en mesure de produire des matrices de mémoire aux nœuds technologiques 45 nm ci-dessous. Un important est jusqu'à présent mémoire non volatile n'a pas été adopté dans la hiérarchie mémoire, en raison de sa densité et comme le flash sur la nécessité d'un fonctionnement multi-tension.Ces thèses ont fait, par le travail dans l'objectif de ces contraintes et de fournir quelques réponses. Dans la thèse sera présenté méthodes et les résultats extraits de ces méthodes pour corroborer notre objectif de définir une feuille de route à adopter une nouvelle technologie de mémoire non volatile, de faible puissance, à faible fuite, SEU / MEU-résistant, évolutive et avec similaire le rendement en courant de la SRAM, physiquement équivalente à SRAM, ou encore mieux, avec une densité de surface de 4 à 8 fois la surface d'une cellule SRAM, sans qu'il soit nécessaire de domaine multi-tension comme FLASH. Cette mémoire est la MRAM (mémoire magnétique), selon l'ITRS avec un candidat pour remplacer SRAM dans un proche avenir. MRAM au lieu de stocker une charge, ils stockent l'orientation magnétique fournie par l'orientation de rotation-couple de l'alliage sans la couche dans la MTJ (Magnetic Tunnel Junction). Spin est un état quantical de la matière, que dans certains matériaux métalliques peuvent avoir une orientation ou son couple tension à appliquer un courant polarisé dans le sens de l'orientation du champ souhaitée.Une fois que l'orientation du champ magnétique est réglée, en utilisant un amplificateur de lecture, et un flux de courant à travers la MTJ, l'élément de cellule de mémoire de MRAM, il est possible de mesurer l'orientation compte tenu de la variation de résistance, plus la résistance plus faible au passage de courant, le sens permettra d'identifier un zéro logique, diminuer la résistance de la SA détecte une seule logique. Donc, l'information n'est pas une charge stockée, il s'agit plutôt d'une orientation du champ magnétique, raison pour laquelle il n'est pas affecté par SEU ou MEU due à des particules de haute énergie. En outre, il n'est pas dû à des variations de tensions de modifier le contenu de la cellule de mémoire, le piégeage charges dans une grille flottante.En ce qui concerne la MRAM, cette thèse a par adresse objective sur les aspects suivants: MRAM appliqué à la hiérarchie de la mémoire:- En décrivant l'état actuel de la technique dans la conception et l'utilisation MRAM dans la hiérarchie de mémoire;- En donnant un aperçu d'un mécanisme pour atténuer la latence d'écriture dans MRAM au niveau du cache (Principe de banque de mémoire composite);- En analysant les caractéristiques de puissance d'un système basé sur la MRAM sur Cache L1 et L2, en utilisant un débit d'évaluation dédié- En proposant une méthodologie pour déduire une consommation d'énergie du système et des performances.- Et pour la dernière base dans les banques de mémoire analysant une banque mémoire Composite, une description simple sur la façon de générer une banque de mémoire, avec quelques compromis au pouvoir, mais la latence équivalente à la SRAM, qui maintient des performances similaires. / The Semiconductors Industry with the advent of submicronic manufacturing flows below 45 nm began to face new challenges to keep evolving according with the Moore's Law. Regarding the widespread adoption of embedded systems one major constraint became power consumption of IC. Also, memory technologies like the current standard of integrated memory technology for memory hierarchy, the SRAM, or the FLASH for non-volatile storage have extreme intricate constraints to be able to yield memory arrays at technological nodes below 45nm. One important is up until now Non-Volatile Memory weren't adopted into the memory hierarchy, due to its density and like flash the necessity of multi-voltage operation. These theses has by objective work into these constraints and provide some answers. Into the thesis will be presented methods and results extracted from this methods to corroborate our goal of delineate a roadmap to adopt a new memory technology, non-volatile, low-power, low-leakage, SEU/MEU-resistant, scalable and with similar performance as the current SRAM, physically equivalent to SRAM, or even better with a area density between 4 to 8 times the area of a SRAM cell, without the necessity of multi-voltage domain like FLASH. This memory is the MRAM (Magnetic Memory), according with the ITRS one candidate to replace SRAM in the near future. MRAM instead of storing charge, they store the magnetic orientation provided by the spin-torque orientation of the free-layer alloy in the MTJ (Magnetic Tunnel Junction). Spin is a quantical state of matter, that in some metallic materials can have it orientation or its torque switched applying a polarized current in the sense of the field orientation desired. Once the magnetic field orientation is set, using a sense amplifier, and a current flow through the MTJ, the memory cell element of MRAM, it is possible to measure the orientation given the resistance variation, higher the resistance lower the passing current, the sense will identify a logic zero, lower the resistance the SA will sense a one logic. So the information is not a charge stored, instead it is a magnetic field orientation, reason why it is not affected by SEU or MEU caused due to high energy particles. Also it is not due to voltages variations to change the memory cell content, trapping charges in a floating gate. Regarding the MRAM, this thesis has by objective address the following aspects: MRAM applied to memory Hierarchy: - By describing the current state of the art in MRAM design and use into memory hierarchy; - by providing an overview of a mechanism to mitigate the latency of writing into MRAM at the cache level (Principle to composite memory bank); - By analyzing power characteristics of a system based on MRAM on CACHE L1 and L2, using a dedicated evaluation flow- by proposing a methodology to infer a system power consumption, and performances.- and for last based into the memory banks analysing a Composite Memory Bank, a simple description on how to generate a memory bank, with some compromise in power, but equivalent latency to the SRAM, that keeps similar performance.

Depuis les premiers ordinateurs on est en quête de machines plus rapides, plus puissantes, plus performantes. Après avoir épuisé le filon de l’augmentation de la fréquence, les constructeurs se sont tournés vers les multi-cœurs. Le modèle de calcul actuel repose sur les threads de l'OS qu’on exploite à travers différents langages à constructions parallèles. Cependant, la programmation multithread reste un art délicat car le calcul parallèle découpé en threads souffre d’un grand défaut : il est non déterministe.Pourtant, on peut faire du calcul parallèle déterministe, à condition de remplacer le modèle des threads par un modèle s’appuyant sur l’ordre partiel des dépendances. Dans cette thèse, nous proposons un modèle alternatif d’architecture qui exploite le parallélisme d’instructions (ILP) présent dans les programmes. Nous proposons de nombreuses techniques pour s’affranchir de la plupart des dépendances architecturales et obtenir ainsi un ILP qui croît avec la taille de l’exécution. L’ILP qu’on atteint de cette façon est suffisant pour permettre d’alimenter plusieurs milliers de cœurs. Les dépendances architecturales sérialisantes ayant été supprimées, l’ILP peut être bien mieux exploité que dans les architectures actuelles. Un code VHDL au niveau RTL de l’architecture a été développé pour en mesurer les avantages. Les résultats de synthèse d’un processeur allant de 2 à 64 cœurs montrent que la vitesse du matériel que nous proposons reste constante et que sa surface varie linéairement avec le nombre de cœurs. Cela prouve que le modèle d’interconnexion proposé est extensible. / The pursuit for faster and more powerful machines started from the first computers. After exhausting the increase of the frequency, the manufacturers have turned to another solution and started to introduce multiples cores on a chip. The computational model is today based on the OS threads exploited through different languages offering parallel constructions. However, parallel programming remains an art because the thread management by the operating system is not deterministic.Nonetheless, it is possible to compute in a parallel deterministic way if we replace the thread model by a model built on the partial order of dependencies. In this thesis, we present an alternative architectural model exploiting the Instruction Level Parallelism (ILP) naturally present in applications. We propose many techniques to remove most of the architectural dependencies which leads to an ILP increasing with the execution length. The ILP which is reached this way is enough to allow feeding thousands of cores. Eliminating the architecutral dependencies serializing the run allows to exploit the ILP better than in actual microarchitectures. A VHDL code at the RTL level has been implemented to mesure the benefits of our design. The results of the synthesis of a processeur ranging from 2 to 64 cores are reported. They show that the speed of the proposed material keeps constant and the surface grows linearly with the number of cores : our interconnect solution is scalable.

La migration récente des plateformes mono-cœur vers multi-cœur, dans le domaine automobile, révèle de grands changements dans le processus de développement du logiciel embarqué. Tout d’abord, les concepteurs de logiciel ont besoin de nouvelles méthodes leur permettant de combler le fossé entre la description des applications (versus Autosar) et le déploiement de tâches. Deuxièmement, l’utilisation du multi-cœur doit assurer la compatibilité avec les contraintes liées aux aspects temps-réel et à la Sûreté de fonctionnement. Au final, les développeurs ont besoins d’outils pour intégrer de nouveaux modules dans leur système multi-cœur. Confronter aux complexités ci-dessus, nous avons proposé une méthodologie afin de repartir, de manière optimale, les applications sous forme de partitions logiques. Nous avons ainsi intégré dans notre processus de développement, un outil de distribution des traitements d’un système embarqué sur différents processeurs et compatible avec le standard AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture). Les solutions de partitionnement traitent simultanément l’allocation des applications ainsi que la politique d’ordonnancement. Le périmètre d’étude du partitionnement est automatique, les solutions trouvées étant évaluées par nos fonctions de coût. Elles prennent aussi en compte des critères tels que, le coût de communication inter-cœur, l’équilibrage de la charge CPU entre les cœurs et la gigue globale. Pour la partie ordonnancement, nous présentons une formalisation des dépendances sous forme périodiques pour répondre au besoin automobile. L’algorithme d’ordonnancement proposé prend en compte cette spécificité ainsi que les contraintes temps-réel et fonctionnelles, assurant l’applicabilité de notre méthodologie dans un produit industriel. Nous avons expérimenté nos solutions avec une application de type contrôle moteur, sur une plateforme matérielle multi-cœur. / The recent migration from single-core to multi-core platforms in the automotive domain reveals great challenges for the legacy embedded software design flow. First of all, software designers need new methods to fill the gap between applications description and tasks deployment. Secondly, the use of multiple cores has also to remain compatible with real-time and safety design constraints. Finally, developers need tools to assist them in the new steps of the design process. Face to these issues, we proposed a method integrated in the AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) design flow for partitioning the automotive applications onto multi-core systems. The method proposes the partitions solution that contains allocation of application as well as scheduling policy simultaneously. The design space of the partitioning is explored automatically and the solutions are evaluated thanks to our proposed objective functions that consider certain criteria such as communication overhead and global jitters. For the scheduling part, we present a formalization of periodic dependencies adapted to this automotive framework and propose a scheduling algorithm taking into account this specificity. Our defined constraints from real-time aspect as well as functional aspect make sure the applicability of our method on the real life user case. We leaded experiments with a complex and real world control application onto a concrete multi-core platform.

La conception de systèmes de traitement d'images parallèles mariant dans une même architecture, des microprocesseurs évolués et des opérateurs spécialisés est une tache délicate, du fait de la diversité des problèmes a prendre en compte. La présente étude identifie une certaine manière de réaliser et d'interfacer des opérateurs spécialisés a une unité centrale de type microprocesseur. Les deux orientations qui ont guide ce travail sont la recherche d'opérateurs spécialisés polyvalents et reconfigurables et leurs connexions a un bus système, et non a des bus video spécialisés. Ce travail de recherche propose une certaine architecture de circuits dédies au traitement d'images et deux propositions de réalisation de ces derniers sous la forme de circuits asic. Un de ces circuits a pu être réalisé dans le cadre de cette étude en utilisant des outils de type compilateurs de silicium. Ce travail s'intègre dans un projet plus vaste, dont le but est de développer un système pour le traitement d'image industriel, très performant, modulaire, base sur la parallélisation dans des structures de type mimd, d'une unité de traitement d'image élémentaire autonome composée d'un microprocesseur dote d'un coprocesseur parallèle adapte au traitement d'images

On considère la résolution exacte des systèmes linéaires en parallèle et on traite deux aspects de base du problème : le calcul du noyau d'une matrice dont les coefficients sont dans un corps fini et la résolution des systèmes à coefficients entiers. On évalue les couts des différents algorithmes proposes, en mettant l'accent sur couts des communications

Présentation d'une méthodologie de simulation du fonctionnement logique du coprocesseur arithmétique FELIN. Étude des méthodes de Durand-Kerner et d'Ehrlich pour la recherche simultanée de toutes les racines d'un polynôme à coefficients complexes. Elles sont ensuite comparées à cinq variantes algorithmiques. Une étude comparative est proposée. L'étude expérimentale de ces différentes méthodes est menée sur une architecture vectorielle

Conception de systèmes ou les processeurs seraient spécialisés. Un système ne serait plus constitué d'un processeur central effectuant la plus grande part du travail, avec l'existence d'organes périphériques effectuant des taches beaucoup plus humbles, mais de plusieurs processeurs spécialises auxquels seraient confiées des parties différentes du traitement, constituant des ressources système.