Projet de recherche doctoral numero :2589

Description

Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Maîtrise de la couche hyperviseur dans une architecture multi-coeur COTS afin de prédire les pires temps d'exécution nécessaires à la certification
Directeur de thèse: Laurent PAUTET (LTCI (EDMH))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini

Resumé: Contexte Le programme A380 a marqué le début d’une mutation de l’architecture des systèmes informa- tiques dans l’avionique. Ce programme a démontré la faisabilité et les avantages du passage d’une architecture distribuée reposant sur des calculateurs à fonction unique (architecture dite fédérée) vers une architecture où un seul calculateur hébergerait plusieurs fonctions. De là est né le concept dit d’IMA, signifiant Integrated Modular Avionique. Ce concept d’IMA a permis de rationaliser l’électronique de bord en ramenant de plusieurs di- zaines (environ 37) à quelques unités (7), les différents types de calculateurs nécessaires pour exécuter l’ensemble des applications embarquées dans un avion (carburant, freinage, moteur, électricité, cabine, climatisation, pilote automatique, « flight management system », etc.) Cette mutation a pu être observée chez les deux principaux constructeurs avec l’A380 côté AIRBUS et le B787 côté BOIENG. Cette convergence a donné naissance à un standard : l’IMA [1] dit de première génération ou IMA1G. Ce phénomène d’uniformisation des calculateurs s’amplifie avec le programme A350 dans lequel ces 7 types de calculateurs différents ont été réduits à 2 types pour supporter l’ensemble des fonctions avioniques. Une des finalités de l’IMA est de proposer une vision de l’architecture centrée sur des modules logiciels « indépendants » déployés sur une nombre réduit de calculateurs relativement puis- sant de type COTS, Pour atteindre cet objectif, il faut s’assurer que ces modules logiciels puis- sent partager les ressources matérielles tout en restant rester le plus indépendant possible du point de vue de leur propriétés fonctionnelles et non-fonctionnelles. La maitrise du comporte- ment de l’architecture logicielle requiert celle du matériel, ainsi qu’une bonne connaissance des moyens disponibles pour contrôler le matériel depuis le logiciel à l’exécution. Problématique Depuis plusieurs années, le marché des processeurs a évolué des architectures dites mono- cœurs vers des architectures dites multi-cœurs. Conjointement aux problèmes posés par le changement d’architecture logicielle dû à l’IMA, il est nécessaire de prendre en compte l’évolution de la chaine d’approvisionnement en proces- seurs. Au delà du gain potentiel évident en termes de puissance de calcul, les architectures multi-cœurs sont simplement plus présentes sur le marché que les architectures mono-cœurs. Il est possible qu’à moyen terme la production de mono-cœurs offrant des performances suffisan- tes soit tout simplement impossible. C’est ce constat qui motive de nombreux acteurs de l’industrie aéronautique ou automobile à mener des recherches sur l’impact de ces technologies sur les résultats acquis pour des architectures mono-cœurs. La maîtrise de ces évolutions d’architectures logicielles et matérielles ne pourra se faire que si les méthodes et technologies de génie logiciel associées sont elles mêmes maîtrisées. Par exemple, il est clair qu’il faudra assurer la conservation des acquis de l’IMA, en particulier concernant les propriétés d’isolation des modules logiciels. Les deux propriétés à conserver concernant l’approche IMA sont les propriétés de ségrégation des modules et la maîtrise des pire temps de réponses de chaque module. Ces propriétés sont assurées soit par construc- tion soit par analyse en amont de l’architecture lors de sa conception. Les supports d’exécution IMA tels que ceux compatibles avec le standard ARINC 653 doivent être configurés statiquement en déclarant les propriétés de chaque module logiciel a priori. C’est cette configuration qui permet en opération de maintenir l’isolation spatiale et temporelle entre modules malgré leur défaillance potentielle. Le cœur de cette configuration consiste à spécifier les caractéristiques temporelles des tâches constituant les modules logiciels indé- pendants (appelés partitions). Cette configuration logicielle passe par une estimation a priori du temps d’exécution de chaque tâche d’un module et de l’impact des dépendances entre tâches sur le pire temps de réponse du module logiciel. De nombreuses études se sont attaquées au problème de l’estimation des pires temps d’exécution sur des architectures multi-cœurs. Cependant, il est possible que l’obligation de séparation temporelle et spatiale modifie en profondeur les perfor- mances des processeurs. Il s’agit donc d’étudier ces problématiques d’estimation des caracté- ristiques temporelles d’une tâche dans le cas où le fonctionnement interne du processeur et du support logiciel ARINC déployé ont été adaptés pour assurer l’isolation des modules. Sujet de Thèse L’évolution conjointe de l’architecture logicielle et matérielle de l’informatique de bord d’un avion est une problématique forte en terme de recherche appliquée. Cette évolution transforme en profondeur la nature et les contraintes de réalisation de tels systèmes sur plusieurs points : • L’élargissement constant d

Doctorant.e: Jean Xavier