Modélisation avec l’outil AADS

Environnement et outils de développement

Cette section présente les différents outils et environnements de développement utilisés pour établir le flot de conception proposé, à savoir l’outil OSATE 2 (Team, 2006) utilisé pour le développement des modèles AADL (OSATE2) et l’environnement Space Studio (Moss et al., 2012) pour la conception du prototype virtuel et l’évaluation des performances du système.

OSATE2

OSATE 2.0 (Open-Source AADL Tool Environment) est un outil à code source libre intégré comme pluging à la chaîne d’outils Eclipse. Cet outil permet l’édition textuelle, la génération de code et l’analyse des modèles AADL. OSATE supporte ainsi la vérification des requis non fonctionnels d’un modèle AADL, par exemple la vérification de la sémantique, de la sécurité, de l’ordonnancement, de la latence, de la fiabilité, etc. OSATE offre aussi la possibilité de passer à une représentation intermédiaire XML des modèles AADL. Cette utilité permet ainsi d’assurer d’autres types d’analyses offerts par des engins d’analyse de fichiers XML.

Le flot de conception proposé dans le cadre de projet repose sur le développement de modèle AADL à haut niveau. Donc l’outil OSATE est choisi pour éditer les modèles AADL.

Space Studio

Space Studio est un outil logiciel destiné à la conception logiciel-matériel des systèmes embarqués sur puce. Il permet la configuration d’une plateforme virtuelle à partir d’une libraire de périphériques matériels. Le processus de partitionnement peut être accompli d’une manière semi-automatique en cochant, à l’aide d’une matrice de connexion, les périphériques matériels supportant l’exécution d’une telle ou telle tâche. Space Studio offre aussi une opportunité unique permettant la transformation automatique des modules logiciels en modules matériels. En outre, l’évaluation de performances du système offert par le volet Space Monitor de l’outil Space Studio supporte la simulation des différentes caractéristiques du prototype de la plateforme. En se basant sur ces résultats de simulation, le concepteur pourra ainsi réaliser une exploration architecturale pour étaler l’ensemble des solutions de conception proposées.

Description du flot de conception proposé

Durant le développement de l’approche proposée, des termes bien spécifiques seront employés selon le contexte de recherche et le principe évoqués dans ce projet. Il s’agit des niveaux d’abstractions d’un système. Deux notions d’abstraction seront abordées le long de ce mémoire : le haut niveau d’abstraction et le bas niveau d’abstraction.

• le haut niveau d’abstraction : concerne seulement les spécifications fonctionnelles et la description du modèle de comportement de l’application en faisant abstraction à la description d’architecture de plateforme;
• le bas niveau d’abstraction : inclut les modèles de composants matériels et les assignements des tâches logicielles sur la plateforme virtuelle.

Spécification de l’application

La spécification de l’application consiste à définir les fonctionnalités du système et préciser les requis auxquelles il doit répondre. L’expression de la spécification d’une application peut prendre plusieurs formats, à savoir documents textes, chronogrammes, diagrammes graphiques, représentation schématique, tableaux, etc.

Le but de cette étape est de constituer un point de départ pour le concepteur. Elle permet d’illustrer clairement tous les éléments clés du système, ainsi que de disposer d’une source de référence à utiliser dans les différentes phases de conception. Par exemple, durant le processus de conception, la spécification de l’application peut servir à évaluer l’exactitude des fonctionnalités du système et comparer la conformité des résultats collectés aux requis initiaux.

Modélisation de l’architecture à haut niveau

À cette étape, les spécifications fonctionnelles sont prises en considération pour définir l’architecture logicielle du système à concevoir. Le langage de modélisation AADL a été choisi pour établir un modèle à un haut niveau d’abstraction traduisant le comportement de l’application. Le langage de modélisation AADL a été retenu pour plusieurs raisons. L’une des principales raisons est sa structure et sa sémantique pour représenter un système. En effet le langage de modélisation AADL permet d’établir des modèles à haut niveau d’abstraction via une syntaxe claire et simple à apprendre.

Une autre raison pour le choix du langage AADL concerne le concept d’analyse. En fait, l’outil de développement des modèles AADL assure plusieurs vérifications du modèle. Ces vérifications portent principalement sur l’analyse des requis non fonctionnels (sécurité, fiabilité, coût, etc.), l’analyse de contrainte temporelle (ordonnancement, estimation de pire temps d’exécution) ou bien sur la vérification formelle en utilisant certaines extensions (Hladik, Peres et Shi, 2010). Donc le langage AADL est utilisé dans ce flot de conception pour élargir son champ d’analyse et assurer une évaluation de performance du modèle en liaison avec les contraintes de la plateforme matérielle d’exécution.

En plus, dans le cadre du projet CRIAQ AVIO-509 où le contexte avionique est fortement présent, le langage de modélisation AADL a été utilisé dans (Savard, 2012) pour proposer un environnement de modélisation et simulation conforme à la norme ARINC653. Le travail développé dans (Savard, 2012) a analysé juste les aspects logiciels des applications avioniques. Donc, au moment de la définition de notre projet de recherche, ces travaux ont été pris en considération pour proposer un flot de conception complémentaire qui aborde l’aspect matériel ainsi que le logiciel.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 L’ingénierie basée sur les modèles
1.2 Langages de modélisation
1.2.1 AADL
1.2.2 SystemC
1.2.3 DSL
1.2.4 Langage synchrone
1.3 Flots de conception
1.3.1 Modélisation avec l’outil AADS
1.3.2 Approche de modélisation de l’environnement Polychrony
1.3.3 Approche de modélisation AADL vers BIP
1.4 Limites observées
CHAPITRE 2 APPROCHE DE MODÉLISATION PROPOSÉE
2.1 Environnement et outils de développement
2.1.1 OSATE2
2.1.2 Space Studio
2.2 Description du flot de conception proposé
2.2.1 Spécification de l’application
2.2.2 Modélisation de l’architecture à haut niveau
2.2.3 Transformation de modèle
2.2.4 Conception conjointe matérielle et logicielle (Co-Design)
2.2.4.1 Prototypage virtuel
2.2.4.2 Processus d’assignement
2.2.4.3 Interconnexion des composants
2.2.5 Raffinement d’architecture
2.2.5.1 Évaluation des performances
2.2.5.2 Exploration architecturale
2.2.6 Génération du modèle AADL
2.3 Limitations de l’approche proposée
CHAPITRE 3 ÉTUDE DE CAS
3.1 Spécification de l’application
3.2 Modèle AADL
3.3 De AADL vers SystemC
3.4 Modèle de la plateforme matérielle
3.4.1 Configuration du prototype virtuel
3.4.2 Mise en correspondance de l’application sur la plateforme
3.4.3 Interconnexion des composants de la plateforme
CHAPITRE 4 RÉSULTATS ET DISCUSSION
4.1 Évaluation des performances
4.1.1 Temps de simulation
4.1.2 Taux d’occupation du processeur
4.1.3 Statistiques d’utilisation du bus de communication
4.1.4 Accès mémoire
4.2 Raffinement d’architecture
4.2.1 1er facteur d’exploration : type de processeur
4.2.1.1 Processeur Leon3
4.2.1.2 Processeur µBlaze
4.2.2 2e facteur d’exploration fréquence
4.2.3 3e facteur d’exploration : partitionnement
4.3 Discussion
CONCLUSION