Notre proposition consiste à présenter un modèle et une infrastructure d'exécution orienté composant pour le domaine des applications multi-tâches à contraintes temps réel souples et embarquées (nommé Tinap). Nous définissons un modèle de composant reposant sur plusieurs vues : une vue structurelle, placée au centre du cycle de conception, reposant initialement sur le modèle Fractal, une vue dynamique permettant au concepteur, dans une démarche descriptive, de personnaliser l'architecture métier pour définir les aspects de son applicatif liés à la concurrence, et enfin une vue implantation et une vue comportement fournissant respectivement une abstraction de l'implantation interne des composants et de leur comportement à l'égard de leur environnement. De plus, notre proposition est intégrée à un cadre méthodologique dirigé par les modèles. Nous avons également expérimenté le paradigme composant à différents niveaux d'abstraction: pour l'applicatif et pour celui de l'infrastructure d'exécution qui les implante. Enfin, au niveau du système d'exploitation fournissant les services élémentaires nécessaires. Cette démarche est motivée par la volonté d'exploiter notre modèle multi-vues canonique et de l'adapter en fonction des besoins de chaque niveau d'abstraction. Cette expérimentation est menée avec Think, une implantation en C des spécifications Fractal. Nous expérimentons Tinap par deux cas d'étude que nous avons prototypés. En premier lieu, pour concevoir une application d'analyse et de contrôle de flux multimédias par l'intermédiaire de disques vinyles. En second lieu pour expérimenter la mise en oeuvre du modèle d'exécution Accord (une méthodologie de conception pour applications temps-réel). / Our proposal is to present a component-oriented model and execution infrastructure for soft realtime and embedded applications (called Tinap). We define a component model based on several views : a structural view placed at the centre of the design cycle and based initially on the Fractal component model. A dynamic view, allowing the designer, in a descriptive way, to directly customize its functional architecture with concurrency-related aspects. Finally, an implementation and a behavioral view, providing respectively an abstraction of the structure and the behavior of the internal implementations of the components according to the environment. Moreover, our proposal has been incorporated into a model-based approach in order to mitigate the complexities of the design phases. We also experienced the component paradigm at different levels of abstraction: at application level and at execution infrastructure one. The latter implements the high-level concepts provided to the designer. Finally, at the operating system level which provides the services required by the infrastructure. This approach is motivated by the will to exploit our canonical model at these different levels, and to adapt it depending on their needs. This experimentation was conducted with Think, a C implementation of Fractal specifications. We present two case studies prototyped with Tinap. First, an application for DJ's: From a dedicated signal pressed on a vinyl and analysed by the software, the user is able to control various multimedia sources (audio/video). Secondly, for the implementation of the Accord execution model (a design methodology for real-time applications).

Les composants logiciels sont des entités logicielles réutilisables promettant une réduction des coûts liés au développement, à la maintenance et à l'évolution d'un logiciel. Actuellement, de nombreuses propositions se réclament du mode de développement par assemblage de composants logiciels. Malgré un vocabulaire parfois commun (composant, port, interface, service, connexion, connecteur), ces propositions sont disparates de par leurs origines, leurs objectifs, leurs concepts ou encore leurs mécanismes. De plus, elles restent difficiles à utiliser en pratique par manque de véritables langages de programmation sémantiquement fondés et concrètement utilisables. Devant tant de profusion, nous nous intéressons, dans cette thèse, aux problématiques suivantes: qu'est-ce qu'un langage à composants? Quels sont les avantages de ces langages? Comment réaliser un langage à composants?<br />Cette thèse propose donc Scl, un langage de programmation à composants permettant de mettre en pratique réellement la programmation par composants (PPC). De par sa conception, Scl se veut être un langage : (i) minimal dans le sens où toutes les abstractions et tous les mécanismes qui lui sont intégrés répondent à un besoin identifié ; (ii) simple car ses abstractions et ses mécanismes sont de haut niveau ; (iii) détaillé car nous avons abordé un ensemble de questions souvent oubliées dans les autres propositions comme l'auto-référence, le passage d'arguments ou le statut des composants de base (collections, entiers, etc) dans un monde unifié ; (iv) dédié à la PPC, car prenant en compte les deux préoccupations que nous jugeons majeures en PPC et qui sous-tendent toute l'étude: le découplage et la non-anticipation. <br />Le coeur de Scl repose principalement sur les concepts de composant, de port, de service, de connecteur et de « code glue » ainsi que sur les mécanismes de liaison de ports et d'invocation de service. La séparation des préoccupations au niveau du code occupe une part importante de l'étude qui établit un lien entre la programmation par composants et la programmation par aspects (PPA). Scl propose dans ce cadre une amélioration des approches dites « symétriques » de la PPA, via une unification des concepts d'aspect et de composant et via un ensemble de différents types de liaisons de ports qui permettent d'utiliser un même composant de façon standard ou de façon transversale. Scl intègre aussi un mécanisme général permettant d'établir des connexions entre composants basées sur les changements d'états de leurs propriétés sans que leurs programmeurs n'aient à écrire une ligne de code spécifique à cet effet. Deux prototypes de Scl sont également présentés, le premier et le plus abouti est écrit en Smalltalk et le second en Ruby.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'étude d'un système à l'aide de simulations informatiques à événements discrets implique plusieurs activités: spéci cation du modèle conceptuel, description de l'architecture logicielle du modèle, développement des logiciels, scénarisation de la simulation, instrumentation, plani cation d'expérimentation, con guration des ressources de calcul, exécution, post-traitement et analyse, validation et de véri cation (V&V). De nombreux éléments logiciels sont requis pour remplir toutes ces activités. Toutefois, il est fréquent de créer un nouveau simulateur à partir de rien quand on commence une étude à l'aide de simulation. Dans ce cas il est nécessaire de développer de multiples outils prenant en charge les activités de la simulation. Cette thèse aborde le dé de la création de nouveaux simulateurs tout en réutilisant des modèles et des outils provenant d'autres simulateurs. En e et, la réutilisation de logiciel augmente la abilité, est moins sujette aux erreurs, permet une meilleure utilisation des expertises complémentaires, améliore la conformité aux normes, et accélère le développement. La réutilisation de logiciels peut être appliquée à toutes les activités de la simulation. Plusieurs problèmes doivent être résolus pour tirer pleinement pro t de la réutilisation. Dans cette thèse, nous abordons trois questions principales: Tout d'abord, nous étudions les solutions pratiques de réutilisation permettant de combiner un ensemble choisi d'éléments logiciels utiles pour la modélisation et la simulation, en incluant aussi bien les modèles, les moteurs de simulation, les algorithmes et les outils; Deuxièmement, nous nous concentrons sur les questions liées à l'instrumentation; Troisièmement, nous étudions le problème de l'intégration d'éléments logiciels provenant d'autres simulateurs dans un nouveau simulateur. Pour atteindre ces objectifs, nous étudions des techniques avancées de du génie logiciel, tels que le génie logiciel à base de composants (CBSE) et la programmation orientée aspect, sur lesquels nous construisons une solution originale pour la modélisation et la simulation à l'aide de multiples couches réutilisables. Nous avons développé un prototype d'architecture logicielle qui prouve la faisabilité de cette solution.

Cette thèse a pour sujet la réutilisation des préoccupations dans le paradigme de l'objet. De nombreux langages et modèles pour la séparation des préoccupations existent dans la littérature. Leurs limitations nous ont permis d'isoler toutes les propriétés nécessaires pour réutiliser facilement les préoccupations. Ces propriétés sont principalement : i) l'encapsulation de la composition au sein d'entité réifié (qui doivent pouvoir être abstraite, et supporter l'héritage), et ii) un panel assez varié d'opérateurs d'adaptation (encapsulé par les entités précédemment citées) est nécessaire à la composition de préoccupations dans l'objet. Aucun langage ou modèle de la littérature ne procure actuellement ces propriétés. Nous avons donc construit un modèle réunissant toutes ces propriétés, qui a été implémenté sous la forme d'un plug-in pour l'environnement de développement Eclipse. Nous avons validé notre implémentation sur les mêmes exemples qui ont été utilisés pour dresser les manques de la littérature. Enfin, nous évoquons les perspectives d'utilisation de notre modèle dans le paradigme des composants et dans l'approche MDA.

Les architectures logicielles sont centrales vis-à-vis des processus logiciels de construction des applications. Les langages de description d'architectures (ADLs) représentent la solution la plus adaptée pour définir de telles architectures. Toutefois, les concepts de ces ADLs sont en règle générale figés et leurs utilisations ne répond pas nécessairement aux différentes préoccupations des processus logiciels. De plus, leur aspect syntaxique ne facilite pas la coopération des différents acteurs de processus logiciels. Notre proposition, CODeX, fournit un cadre de travail pour méta-modéliser des ADLs. Ces méta-modèles permettent de définir les concepts liés aux architectures nécessaires à un processus logiciel. Dans le but de structurer les ADLs ainsi définis et de permettre la collaboration des différents acteurs d'un processus logiciel, les méta-modèles sont définis en mettant en œuvre la séparation des préoccupations architecturales d'un processus logiciel. Cette séparation définit l'organisation des différents concepts d'un ADL. Un outillage complément de ce cadre de travail permet de produire automatiquement, sur la base du méta-modèle d'un ADL, l'environnement associé pour la manipulation des architectures logicielles. Ce dernier est architecturé autour d'une représentation réifiée des architectures logicielles. Cette représentation suit la séparation des préoccupations définie dans le méta-modèle et permet d'offrir à chaque acteur d'un processus logiciel une vue dédiée sur l'architecture d'une application.

La modélisation mathématique est largement utilisée pour effectuer des recherches sur la modélisation des maladies infectieuses. Combler le fossé entre les modèles conceptuels et leurs simulations est l'un des problèmes de la modélisation. Les langages métiers sont souvent utilisés pour addresser ces problèmes en séparant deux aspects de la modélisation : la spécification (modèles conceptuels) et la simulation (modèles informatiques). Dans cette perspective, nous développons un langage métier, appelé KENDRICK, dédié à la modélisation épidémiologique, couplé avec une plate-forme de simulation. Un autre problème de la modélisation en épidémiologie est le mélange des aspects de domaine qui doivent être séparés. Afin de faciliter l'écriture et l'évolution des modèles, il est crucial de pouvoir définir une préoccupation avec aussi peu de dépendances avec d'autres que possible et de pouvoir les combiner aussi librement que possible. Nous abordons ces défis en proposant un méta-modèle mathématique commun qui peut représenter les modèles ainsi que les préoccupations. Nous définissons ensuite les opérateurs qui permettent de combiner des préoccupations ainsi que de les appliquer dans un modèle. Le langage KENDRICK simplifie donc la programmation des simulations épidémiologiques en décomposant un modèle monolithique hautement-couplé en préoccupations modulaires. Cela rend alors plus facile la construction des modèles complexes de l'épidémiologie où plusieurs préoccupations sont considérées en même temps. / Mathematical and computational models have become widely used and demanded tools for examining mechanisms of transmission, exploring characteristics of epidemics, predicting future courses of an outbreak and evaluating strategies to find a best control-program. One of the problems of modelling is bridging the gap between conceptual models (i.e compartmental models of epidemiology) and their computer simulation (through deterministic, stochastic or agent-based implementation). Domain Specific Languages (DSLs) are often used to address such difficulties by separating two concerns of modelling, specification (conceptual model) and implementation (computational model). In this perspective, we develop a DSL called KENDRICK targeted to the epidemiological modelling and coupled with a simulation platform that allows the study of such models. The other important issue needs to be addressed in the context of epidemiological modelling is the heterogeneities introduced by separate concerns. In order to facilitate the specification of models and their evolution, it is crucial to be able to define concerns with as few dependencies with each other as possible and to combine them as freely as possible. We address such challenges by proposing a common mathematical meta-model that supports both concerns and models and enabling their compositions by some operators. We then implement our proposal language KENDRICK based on this meta-model. The language simplifies the construction of complex epidemiological models by decomposing them into modular concerns, by which common concerns can be reused across models and can be easily changed.

Les contextes toujours plus variés et dynamiques dans lesquels les logiciels actuels s'exécutent leurs imposent de s'adapter de façon autonome à ces changements. L'objectif de cette thèse est de faciliter le développement de telles applications adaptatives, en considérant l'adaptation comme un aspect qui doit être développé séparément du reste de l'application a fin de pouvoir y être intégré et modifié dynamiquement. Pour cela nous proposons Safran, une extension du modèle de composants Fractal permettant d'associer dynamiquement des politiques d'adaptation aux composants d'une application. Ces politiques sont programmées dans un langage dédié sous la forme de règles réactives. Leur exécution repose d'une part sur WildCAT, un système permettant de détecter les évolutions du contexte d'exécution (quand adapter ?), et d'autre part sur FScript, un langage dédié pour la reconfiguration dynamique consistante de composants Fractal (comment adapter ?).