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Résumé

La complexité et la taille des systèmes ont rendu la simulation indispensable. Pour accélérer cette simulation, une approche a consisté à la répartir sur plusieurs processeurs afin d'obtenir des parties à traiter moins complexes et de taille plus réduite. Cette répartition conduit à résoudre trois principaux problèmes : la décomposition, la communication et la synchronisation. Ces problèmes n'étant pas indépendants, il faut trouver un compromis permettant d'obtenir des performances meilleures que celles de la simulation centralisée. La contribution des travaux présentés dans ce mémoire concerne les problèmes de synchronisation posés par la simulation distribuée et l'utilisation de cette dernière pour la définition d'un cadre d'intégration modulaire des systèmes complexes offrant des possibilités de coexistence de la simulation et du fonctionnement en temps réel des parties du système. De plus, une forte analogie existe entre la simulation distribuée et la mise en oeuvre des systèmes distribués pour tout ce qui concerne la synchronisation. En ce qui concerne la synchronisation de la simulation distribuée, nos approches sont basées sur le modèle des réseaux de Petri dont la structure, la maîtrise du parallélisme et les relations d'ordre entre les événements nous ont permis d'abordé en particulier le problème de l'anticipation de la simulation basée sur la prédiction de traitement des événements avec des résultats significatifs. Les solutions proposées pour la décomposition permettent d'assurer une adéquation entre le nombre de processeurs disponibles, le nombre de processus logiques qui simulent les différentes parties du système global et la quantité de messages de simulation pouvant transiter dans le système. Quant à l'intégration modulaire, nous avons également utilisé les réseaux de Petri. Cette recherche s'inscrit dans le cadre général de l'application de la simulation distribuée au prototypage des systèmes complexes. Nous avons considéré que la simulation distribuée était non seulement un outil efficace d'aide à la décision mais aussi une aide pour la mise au point. Pour cela, la notion de marquage des réseaux de Petri permet d'assurer une commutation de contexte entre la simulation et une évolution en temps réel des parties du système. En outre, nous préconisons l'utilisation des niveaux d'abstraction des réseaux de Petri pour définir des points d'observation plus ou moins agrégés d'un système. Des approches d'association du temps virtuel (temps de simulation) et du temps réel ont été abordées.

Abstract

Complexity and size of systems have made simulation essential. To speed up this simulation, an approach has led to distribute it among many processors in order to obtain parts less complex and of reduced size. Because of this distribution, three main problems have to be solved : partitioning, communication and synchronization. These problems are not independent, thus a trade-off has to be found in order to improve the centralized simulation performances. The contribution of the researches presented here concerns on one hand synchronization problems inherent to distributed simulation and on other hand the use of this later to define a modular integrating framework for complex systems by given the opportunity to combine simulation and real time running of some parts of the system. Further, as far as synchronization is concerned, an analogy exists between distributed simulation and implementation of distributed systems. About distributed simulation synchronization, our approaches are based Petri nets of which the structure, the parallelism and the relation order between events have allowed us to tackle the simulation lookahead problem usually based on the computation of events and to give some interesting results. The proposed solutions for partitioning can guarantee a trade-off between the number of available processors, the number of logical processes and the amount of simulation messages that could be generated. For the modular integration, we have also used Peti nets. This research is a part of a general framework for distributed simulation applied to complex systems prototyping. We considered that distributed simulation was not only an efficient decision making tool but also a debugging tool. For that, marking notion inherent to Petri nets can help to achieve context toggling between simulation and the system real time running. Moreover we recommend the use of Petri nets abstraction levels to define system viewpoint levels. Approaches to associate virtual time and real time have been studied.

Mots-Clés / Keywords

Modular prototyping; Synchronization; Distributed simulation; Petri nets; Temps virtuel; Prototypage modulaire; Synchronisation; Simulation distribuée; Réseaux de Petri; Virtual time;