Performances des systèmes embarqués : étude d'un compromis entre précision des résultats et passage à l'échelle

Sujet de master II recherche, 2010-2011, laboratoire Verimag

Contexte du travail :

Contexte général. La conception des systèmes embarqués doit répondre à des exigences croissantes : les systèmes sont de plus en plus complexes, mais doivent être fabriqués à bas coût, et avec un cycle de développement de plus en plus court. Dans un tel contexte, il n'est plus possible d'attendre les premiers prototypes physiques pour valider les décisions sur la conception d'un système, il est nécessaire de passer par des modèles (une repésentation plus abstraite du système) le plus tôt possible dans le flot de conception. Nous nous intéressons ici à l'étude des performances en temps de calcul sur des modèles de systèmes embarqués.

Approche par simulation. Le laboratoire a déjà une grande expérience dans l'étude de modèles très fins, exprimés comme des programmes que l'on peut exécuter pour simuler la totalité de la fonctionnalité d'un système et en obtenir des informations de performances.

Approche analytique. Une approche totalement opposée pour l'étude de performances consiste à utiliser des modèles purement analytiques basés sur des équations mathématiques que l'on peut résoudre. Ces modèles permettent de representer assez simplement une quantité d'événements à traiter et la vitesse à laquelle le traitement s'effectue. La résolution des équations donne par exemple les meilleur cas et pire cas possible sur les performances. L'approche qui nous intéresse et qui relève de ce type de modèles s'appelle le « Real-Time Calculus » ou RTC. Elle permet de caractériser, en fonction de courbes représentant le flot des arrivées sur le système, une courbe du flot des sorties.

Combinaisons des deux approches. Les deux approches ont leurs avantages et inconvénients. Simuler précisément un système embarqué donne des résultats très fins, mais uniquement sur des cas particuliers d'exécution et sur des systèmes de taille réduite (plus le système est représenté précisément, plus le programme à simuler est complexe et prend du temps à exécuter). Par contre, l'approche analytique donne souvent des résultats immédiats et globaux (pire/meilleur cas), mais seulement sur des modèles prévus par la théorie (modèles assez simples) ; par exemple, RTC ne supporte pas la notion d'état dans la modèlisation du système à étudier. Des études récentes ont cherché à combiner les deux types d'approches pour tirer partie des avantages de chacune. L'une d'elle consiste à utiliser des automates temporisés (automates munis de variables permettant de mesurer le temps écoulé) pour interfacer des courbes RTC et des modèles de systèmes embarqués (avec états).

Changement de granularité. L'analyse avec cette approche peut être d'un coût prohibitif, à cause du nombre élévé d'états du système global. Pour réduire ce coût, nous proposons d'augmenter la granularité avec laquelle le système à évaluer est observé. Cette proposition a donné lieu à une étude de cas (étude du changement de granularité sur un exemple de système donné). Les résultats préliminaires sont encourrageant, puisqu'on arrive à une accélération de performances de l'ordre du facteur 100.

Sujet :

Sujet. Il s'agit dans ce stage de s'approprier le sujet, puis de repartir de l'étude de cas mentionnée ci-dessus afin de généraliser et valider les schémas de changement de granularité appliqués sur l'exemple. On se donne comme but final
Travail attendu.
Le sujet porte sur l'étude formelle de modèles pour des systèmes embarqués. Il comporte des points théoriques et pratiques ; il est adaptable fonction des motivations de l'étudiant. N'hésitez pas à venir en discuter !

Contexte de travail :

L'étudiant s'intègrera au sein des recherches en cours sur le sujet dans l'équipe SYNCHRONE du laboratoire Verimag.

Poursuite en thèse sur un sujet connexe possible.

Responsables :

Matthieu Moy <matthieu.moy@imag.fr>
Karine Altisen <karine.altisen@imag.fr>