Contributions to the safe design of safe embedded systems

Contributions à la conception sûre des systèmes embarqués sûrs

Alain Girault (1)

1 POP ART - Programming languages, Operating Systems, Parallelism, and Aspects for Real-Time

In this document, I present my research results on the safe design of safe embedded systems. The first part concerns the automatic distribution of synchronous programs. The automatic aspect provides an essential safety level in the design of distributed systems because it is the most delicate part of the specification that is being automated. Thanks to it, the absence of deadlock and the functional equivalence between the centralized source program and the distributed final program can be formally proved. The second part deals with the scheduling and the distribution of dataflow task graphs onto distributed memory architectures, with fault-tolerance and reliability constrains. I mainly present multiprocessor static scheduling heuristics with fault-tolerance and reliability goals, but also the use of formal methods such as discrete controller synthesis and automatic program transformations. Finally, the third part concerns automated highways, with two aspects : the longitudinal control of autonomous vehicles, and the insertion protocols in automated highways.

Je présente dans ce document mes résultats de recherche sur la conception sûre de systèmes embarqués sûrs. La première partie concerne la répartition automatique de programmes synchrones. Le caractère automatique de la répartition apporte un réel degré de sûreté dans la conception de systèmes répartis car c'est la partie la plus délicate de la spécification qui est automatisée. Grâce à cela, l'absence d'inter-blocage et l'équivalence fonctionnelle entre le programme source centralisé et le programme final réparti peuvent être formellement démontrées. La deuxième partie traite le sujet de l'ordonnancement et de la répartition de graphes de tâches flots-de-données sur des architectures à mémoire répartie, avec contraintes de tolérance aux fautes et de fiabilité. Je présente principalement des heuristiques d'ordonnancement statique multiprocesseur avec pour but la tolérance aux fautes et la fiabilité des systèmes, mais également l'utilisation de méthodes formelles telles que la synthèse de contrôleurs discrets ou les transformations automatiques de programmes. Enfin, la troisième partie concerne les autoroutes automatisées, avec deux volets : la commande longitudinale de véhicules autonomes et les stratégies d'insertion dans les autoroutes automatisées.

Mots clés: embedded systems; formal methods; synchronous programming; automatic distribution of programs; dependability; fault-tolerance; reliability; static multi-processor scheduling; discrete controller synthesis; automatic program transformations; automated highways; autonomous vehicles; longitudinal control law

Mots clés: systèmes embarqués; méthodes formelles; programmation synchrone; répartition automatique de programmes; sûreté de fonctionnement; tolérance aux fautes; fiabilité; ordonnancement statique multi-processeurs; synthèse de contrôleurs discrets; transformations automatiques de programmes; autoroutes automatisées; véhicules autonomes; loi de commande longitudinale

Domaines: Réseaux et télécommunications [cs.NI]

Alain Girault. Contributions à la conception sûre des systèmes embarqués sûrs. Réseaux et télécommunications [cs.NI]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2006. ⟨tel-00177048⟩