Maître·sse de conférences

MCF - Conception et analyse de systèmes temps réel

Équipes / Services concernés

rap / ris / tsf / sara / gepetto / vertics

Responsables

Pierre Lopez

Date de publication

30.01.24

Conception et analyse de systèmes embarqués temps-réel

La conception des systèmes temps-réel pose des défis scientifiques et techniques importants, comme la conception d'OS temps-réel et la programmation couches basses qui peuvent être importants pour de nombreuses familles de systèmes embarqués. Ceci nécessite de développer des approches spécifiques, intégrant des méthodes d’analyse et de vérification permettant d’améliorer la robustesse, l’adaptabilité, la tolérance aux fautes, la prédictibilité, l’efficacité et la confiance que nous pouvons mettre dans ces systèmes.

Ces questions mettent en jeu des verrous à tous les niveaux, depuis les couches matérielles jusqu’au niveau applicatif. Cela porte notamment sur la mise en œuvre dynamique de politiques de détection et de recouvrement des erreurs, thématique qui est développée pour des systèmes embarqués critiques. L’objectif ici est de dépasser les approches existantes, qui consistent soit à assurer une sur-réservation très pessimiste des ressources, soit à pénaliser excessivement la disponibilité du système en abandonnant les tâches non critiques dès qu’un risque est détecté. Un autre domaine de recherche qui nous intéresse concerne l’implantation et l’ordonnancement de systèmes temps-réel impliquant des architectures hétérogènes, mettant en jeu des processeurs multi-cœurs et accélérateurs matériels, ainsi que l’impact de ces choix d’implantation sur l'efficacité de ces systèmes, par exemple en termes de temps de communication entre tâches ou de consommation énergétique.

Le contexte des systèmes temps-réel autonomes en robotique met également en jeu des verrous à tous les niveaux du système depuis les couches matérielles jusqu’aux niveaux applicatif et décisionnel. S’il est possible de trouver des solutions à plusieurs niveaux, le travail de recherche pourra également concerner les approches visant le niveau des procédures opérationnelles intermédiaires, dites de « skills ». On cherche aussi à fournir des méthodes qui renforcent l’interopérabilité de ces solutions et qui permettent de valider l’architecture globale.

Les méthodologies pouvant être mises en œuvre dans ce contexte incluent : les techniques de vérification formelle ; la génération automatique de code (pour des cibles matérielles de bas niveau, des processeurs multi-cœurs, des microcontrôleurs avec OS temps réel) ; l’observation (« runtime monitoring ») de propriétés temps réel ; les techniques de tolérance aux fautes adaptatives ; les méthodologies liées aux systèmes à criticité mixte ; les analyses d’ordonnançabilité ; l’ingénierie dirigée par les modèles pour la co-conception de systèmes sur puce, etc.

Dans ce contexte et suivant son profil, la personne recrutée conduira ses activités de recherche au sein de l'un des départements suivants du LAAS-CNRS ; pour chaque département, plusieurs équipes d’accueil sont possibles :

- Dans le département RISC (Réseaux, Informatique, Systèmes de Confiance), pour des travaux sur la conception et l'analyse de systèmes cyberphysiques critiques interconnectés impliquant des systèmes logiciels et matériels complexes devant satisfaire des contraintes strictes de respect des exigences, de sûreté de fonctionnement, de contraintes temps-réel.

- Dans le département ROB (Robotique), où l’expression des besoins en informatique temps réel se répartit sur 3 niveaux : le bas-niveau pour des systèmes embarqués où la maîtrise du temps est critique (architectures matérielles hétérogènes, microcontrôleurs, systèmes multi-cœurs pour la robotique), un niveau intermédiaire (simulation distribuée temps réel sur des supports hétérogènes, middlewares temps réel, jumeaux numériques) et un troisième niveau concernant les architectures logicielles temps-réel sûres de fonctionnement (conception et vérification formelle d’architectures automates temporisés, réseaux de Petri temporels, etc.).