L'objet de ces travaux de thèse est d'étudier la spécification et la synthèse de systèmes de contrôle, qui peuvent être composés à la fois de logiciel et de matériel, sur des architectures multiprocesseurs (ASIC, FPGA, et logiciel). Ce sujet de recherche fait partie à la fois de la synthèse de systèmes VLSI et de la conception mixte logicielle/matérielle. Afin d'atteindre ces objectifs, une méthodologie qui permet de concevoir conjointement le logiciel et le matériel a été développée. L'originalité de ce travail vient du fait que les spécifications à traiter sont décrites à un très haut niveau d'abstraction, appelé “niveau système”, avec le langage SDL. Ceci permet de concevoir des applications de plus en plus complexes. Ces travaux traitent principalement le problème du découpage de systèmes de contrôle en sous-systèmes de granularité plus fine et donc plus facilement synthétisables. L'approche de découpage qui a été développée se base sur une boîte à outils qui offre au concepteur le moyen de transformer, raffiner, découper un système puis d'affecter chaque sous-système à une technologie particulière en logiciel (C) ou en matériel (VHDL). La méthode de découpage suivie est interactive et utilise une forme intermédiaire basée sur un modèle de machines à états finis étendues communicantes via des canaux abstraits. Une autre tâche tout aussi importante dans cette méthodologie de raffinement est de synthétiser la communication entre les différentes partitions résultat d'un découpage. Cela se traduit par une étape d'allocation de protocoles de communication et une étape de synthèse d'interfaces entre les sous-systèmes communicants. La première étape consiste à sélectionner dans une bibliothèque les modèles de communication nécessaires entre les sous-systèmes. La deuxième étape consiste à adapter ou générer les interfaces des différents sous-systèmes.

L'analyse des flots de conception classiques montre que les causes d'un tel coût de développement peuvent être ramenées, en grande partie, à l'intégration tardive des parties logicielles et matérielles d'un système multiprocesseurs mono puces (MPSoC). Les travaux de cette thèse s'intéressent à ce problème d'intégration tardive en proposant un modèle unifié permettant la représentation conjointe à différent nivaux d'abstraction des architectures logicielles/matérielles. Ce modèle doit faciliter la conception graduelle de ces architectures tout en permettant la validation et l'évaluation, à chaque niveau d'abstraction, des performances qui en découlent. Les contributions apportées par cette thèse sont (1) la définition d'un modèle de représentation unifié et à différents niveaux d'abstraction des architectures logicielles/matérielles des systèmes MPSoC basé sur le concept d'interface abstraite logiciel/matériel, (2) la spécification d'une sémantique d'exécution de ce modèle dans le cadre d'un environnement de cosimulation globale basé sur SystemC et (3) la proposition d'une méthodologie de raffinement automatique de ces interfaces abstraites exploitant une technologie de composition à base de graphe de dépendance de services.

Today's systems-on-chip are multiprocessor. They are characterized by an increasing complexity and a reduced time to market. To tackle this complexity, the use of high level programming models seems to be a promising approach. In this work, we propose an MPSoC design flow, based on the use of high level parallel programming models API to design embedded software. An automated refinement of these API on target architecture is used. For that purpose, (1) MPSoC hardware/software interfaces were studied; then (2) parallel programming models and their classification in terms of provided abstraction were presented. The proposed flow has been used in two design experiments: (1) an MPEG video encoder, namely OpenDivX, using the MPI parallel programming model and targeting the ARM Integrator prototyping platform, (2) a software defined radio using the CORBA parallel programming model and targeting specific hardware architecture.

L'intégration dans une seule puce de un ou plusieurs processeurs et de composants matériels spécifiques permet le développement de systèmes complexes appelés systèmes monopuce. L'accroissement de la complexité de ces systèmes fait de la maîtrise de leurs conceptions un défi à relever par les concepteurs.<br />La réutilisation des composants dans ces systèmes est rendue difficile par leur hétérogénéité, notamment en terme de protocole et d'interface physique. Une solution est offerte par l'abstraction des communications entre les composants dans un modèle du système. Un flot de conception doit alors permettre de passer de cette représentation abstraite au circuit final dans lequel les composants du système sont connectés par des interfaces de communication à un réseau de communication.<br />Les contributions apportées par cette thèse à cette méthodologie sont la définition d'un modèle de spécification des interfaces de communication basé sur un graphe de dépendances de services, ainsi qu'une méthodologie pour la génération automatique d'interfaces de communication pour les systèmes monopuces. Cette méthodologie a amené au développement d'un outil de génération automatique de ces interfaces. L'approche proposée a été validée à travers deux expérimentations : une interface en charge de la détection d'erreurs de transmissions et une interface avec un bus AMBA pour la réalisation de primitives MPI.

Les diverses branches de la conception de circuits intégrés, ont tendance aujourd'hui à se fondre en la notion de synthèse de système sur une puce ou de système de monopuce. Cela est dû à l'accroissement de la densité d'intégration, couplée à l'évolution des techniques de conception assistée. Au sein du flot de synthèse de systèmes monopuces, deux tendances en particulier se détachent, qui sont l'intégration croissante de logiciel embarqué dans de tels système, et la prise en compte très tôt dans le flot du problème de la consommation. Cette thèse s'intéresse à ces deux aspects de la conception de ystèmes actuels.<br />La première partie se focalise sur l'optimisation de programmes embarqués C. Ces travaux s'attachent principalement à optimiser à haut niveau les performances de programmes faisant un usage intensif de boucles et de tableaux, comme c'est le cas popur les applications de traitement du signal. Les optimisations étudiées et développées au cours de ces travaux, ont pour objectif de se substituer à des transformations manuelles de programmes embarqués, pratique qui reste courante de par l'incapacité de la plupart des compilateurs pour processeurs embarqués à gérer efficacement un code écrit à un niveau élevé.<br />La seconde partie de cette thèse se donne pour objectif de fournir une méthodologie d'estimation de la consommation dans un environnement de synthèse comportementale. C'est en effet à haut niveau d'abstraction que les stratégies de conception basse consommation ont l'impact le plus important sur la consommation du circuit final. Mais il est nécessaire pour cela de pouvoir juger de l'efficacité des stratégies base consommation appliquées, à l'ide d'un modèle d'estimation fiable.

Cette thèse présente plusieurs travaux visant à l'amélioration de la synthèse architecturale réalisée à l'aide de l'outil de synthèse de haut niveau AMICAL. Un point clé de ce travail est la notion d'interactivité. Le processus de synthèse se décompose en un ensemble de raffinements successifs. L'utilisateur a la possibilité d'intervenir au cours de ces différentes étapes et d'agir manuellement, ou au contraire de laisser se dérouler seules l'ensemble des étapes tout en gardant une vision claire des actions effectuées. Ce dernier a de plus le choix entre plusieurs styles architecturaux qu'il pourra implémenter à son gré, ce qui autorise une grande flexibilité. Les points principaux abordés au cours de cette thèse sont les suivants: Les étapes et modèles successifs de raffinement au cours du processus de synthèse: chaque sous-tâche engendre un modèle architectural intermédiaire à partir duquel la sous-tâche suivante pourra agir. La notion d'interactivité: celle-ci inclue la mise au point d'un modèle de performance permettant d'estimer la qualité du circuit synthètisé, et permet au concepteur d'être le véritable acteur de la synthèse tout en l'assistant lors de la prise de décisions. La génération de plusieurs types d'architectures et les problèmes algorithmiques qui y sont liés.

Une approche hors 'pool chiral' du système tricyclique 8b-azaacenaphthylène de l'alcaloïde (-)-205B a été développé. Cet alcaloïde, caractérisé par son squelette tricyclique rarement rencontré dans les produits naturels, a suscité un intérêt scientifique important ces dernières années du à son activité biologique potentiel vis à vis de maladies neurodégénératives. Cependant, due à sa très faible bio-disponsibilitié son mode d'action détaillée est actuellement inconnue. Notre stratégie se caractérise par plusieurs transformations remarquables. Une cycloaddition thermique [2 + 2] hautement stéréosélective et une expansion de cycle via un réarrangement de Beckmann donnent accès à un lactame fonctionnalisé. Une réaction de Mannich vinylogue fournit efficacement un buténolide qui est ensuite rapidement transformé en un motif indolizidinone. Après méthylation de cet intermediaire bicyclique, une réaction de cyclisation de type aza-Prins, rarement utilisée en synthèse, conduit à un intermédiaire avancé possédant le système tricyclique qui caractérise le produit naturel. Ainsi, cette approche défini une base solide pour une nouvelle voie d'accès à cet important et particulièrement rare alcaloïde isolé à partir de peau de grenouille néotropicales Dendrobates pumilio considerée comme espèce protégée.

Au cours de cette thèse, nous avons cherché à appliquer la réaction de métathèse des oléfines pour synthétiser le tricycle ABC du taxol, une molécule naturelle issue de l'if de l'ouest dans les années 1960. Nous avons pour cela étudié deux rétrosynthèses: - la première s'appuie sur la fermeture du cycle B à huit chaînons par une métathèse relais cyclisante. - la seconde repose sur une métathèse tandem ène-yne-ène permettant la formation en une seule étape des cycles A et B.

La chimie des radicaux azotés permet d'obtenir d'une manière simple et rapide de nombreux types d'alcaloïdes. Au cours de ce travail, une nouvelle voie d'accès aux 2-imidazolines, précurseurs de diamines vicinales et d'imidazoles, utilisant des radicaux amidinyles et des composés stannylés a été étudiée, puis étendue à des transferts de groupes autres que l'atome d'hydrogène. Dans un deuxième temps, une nouvelle méthode de création de radicaux amidyles par voie photochimique basée sur l'utilisation de xanthates d'hydroxamyle a également été développée. Enfin, une synthèse de l'aspidospermidine, dont le squelette est présent dans de nombreux agents antimitotiques, a été tentée. La rétrosynthèse envisagée reposait sur une cyclisation radicalaire en cascade d'un radical amidyle sur un système provenant d'une réduction de Birch alkylante.

Au cours de cette thèse, nous avons découvert que des phénols pauvres en électrons comme les nitrophénols ou le salicylate de méthyle peuvent intervenir comme partenaire acide dans des couplages de type Ugi. Ces phénols sont en effet suffisamment acides pour activer les imines intermédiaires et déplacer l'ensemble des équilibres par un réarrangement de type Smiles. Il est ainsi possible d'obtenir des N-arylaminoamides par un couplage multicomposant entre une amine primaire, un isonitrile, un composé carbonylé et un phénol. Par la suite, nous nous sommes intéressés à la possibilité d'étendre cette réaction à d'autres phénols appauvris tels que des phénols hétérocycliques comme, par exemple, les hydroxy pyridines ou pyrimidines permettant la formation de composés intéressants d'un p! oint de vue biologique. Ces réactions permettent d'envisager des synthèses rapides et efficaces de composés hétérocycliques. Ainsi nous avons mis au point une synthèse « one-pot » de benzopyrazinones par hydrogénolyse cyclisante avec d'excellents rendements. Couplée à une métathèse cyclisante, cette réaction permet d'envisager une synthèse efficace de composés hétérocycliques de type pyrimidine-azépines, avec mise en évidence lors de la cyclisation d'un tandem RCM–isomérisation de la double liaison.