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Cette thèse propose une architecture matérielle dénommée OSoC capable de supporter la plupart des services habituellement offerts par un système d'exploitation temps-réel. Elle contrôle une architecture multiprocesseur hétérogène et asymétrique appelée SCMP-LC et offre une gestion efficace des mécanismes de préemption et de migration des tâches. Elle permet également la gestion en ligne de multiples applications concurrentes, de la consommation d’énergie, des dépendances de données et de contrôle, ainsi que l'ordonnancement de tâches temps-réel, non-temps-réel, périodiques et non-périodiques. Les résultats de synthèse et de simulation confirment l'intérêt de notre solution matérielle. Le temps entre chaque ordonnancement est de 16μs pour une surface de 2,3mm2 (technologie ST 130nm). La comparaison avec le noyau temps-réel μCOS-II et avec une approche équivalente logicielle montre un gain significatif en terme de surface, de consommation d'énergie et de performance.
Cette thèse présente le système d'exploitation MutekH, capable de s'exécuter nativement sur une plateforme matérielle multiprocesseur, où les processeurs peuvent être de complexité différente et disposer de spécificités ou de jeux d'instructions différents. Les travaux présentés ici s'insèrent dans un contexte où les systèmes multi-core et les processeurs spécialisés permettent tous deux de réduire la consommation énergétique et d'optimiser les performances dans les systèmes embarqués et dans les systèmes sur puce. Les autres solutions logicielles existantes permettant l'exécution d'applications sur des plateformes multiprocesseurs hétérogènes ne permettent pas, à ce jour, la communication par mémoire partagée, telle qu'on l'envisage habituellement pour les systèmes multiprocesseurs homogènes. Cette solution est la seule qui permet la réutilisation du code source d'applications parallèles existantes pour leur exécution directe par des processeurs différents. La solution proposée est mise en oeuvre en deux phases: grâce au développement d'un noyau dont l'abstraction rend transparente l'hétérogénéité des processeurs, puis à la réalisation d'un outil spécifique d'édition des liens, capable d'harmoniser le code et les données des fichiers exécutables chargés en mémoire partagée. Les résultats obtenus montrent que MutekH permet l'exécution d'applications préexistantes utilisant des services standards, tels que les Threads POSIX, sur des plateformes multiprocesseurs hétérogènes sans dégradation des performances par rapport aux autres systèmes d'exploitation opérant sur des plateformes multiprocesseurs classiques.
La part du logiciel est de plus en plus importante dans les circuits électroniques spécifiques. Ce logiciel, complexe, doit pouvoir être décrit en faisant abstraction du matériel : il est alors nécessaire de fournir une couche logicielle faisant l'interface entre le logiciel de haut niveau et l'architecture spécifique. Cette étape, appelée "ciblage logiciel" est une étape fastidieuse qu'il serait intéressant d'automatiser. Ce mémoire propose de réaliser automatiquement cette étape en générant des systèmes d'exploitation spécifiques à l'architecture et à l'application logicielle. L'outil de ciblage présenté prend en entrée une spécification de l'architecture et de l'application, et produit en sortie le code des systèmes d'exploitation spécifiques pour chaque processeur en sélectionnant et assemblant des éléments contenus dans une bibliothèque. La spécification logicielle prend la forme de tâches interconnectées dont le comportement est indépendant de l'architecture : une API (pour "Application Programming Interface" en anglais) est fournie par les systèmes d'exploitation pour réaliser les opérations dépendant de l'architecture telles que les communications. Cet outil a été utilisé pour une application VDSL. L'objectif était de générer deux systèmes d'exploitation pour deux processeurs ARM7, avec plusieurs protocoles de communication et de synchronisation. Les systèmes générés se sont avérés de très petites tailles, et leurs performances se comparent favorablement à celles des systèmes d'exploitation commerciaux.
Problems after each chapter
This book constitutes the thoroughly refereed post-conference proceedings of the 14th International Conference on Artificial Evolution, EA 2019, held in Mulhouse, France, in October 2019. The 16 revised papers were carefully reviewed and selected from 33 submissions. The papers cover a wide range of topics in the field of artificial evolution, such as evolutionary computation, evolutionary optimization, co-evolution, artificial life, population dynamics, theory, algorithmic and modeling, implementations, application of evolutionary paradigms to the real world (industry, biosciences...), other biologically-inspired paradigms (swarm, artificial ants, artificial immune systems, cultural algorithms...), memetic algorithms, multi-objective optimization, constraint handling, parallel algorithms, dynamic optimization, machine learning and hybridization with other soft computing techniques.
Nuclear engineering has undergone extensive progress over the years. In the past century, colossal developments have been made and with specific reference to the mathematical theory and computational science underlying this discipline, advances in areas such as high-order discretization methods, Krylov Methods and Iteration Acceleration have steadily grown. Nuclear Computational Science: A Century in Review addresses these topics and many more; topics which hold special ties to the first half of the century, and topics focused around the unique combination of nuclear engineering, computational science and mathematical theory. Comprising eight chapters, Nuclear Computational Science: A Century in Review incorporates a number of carefully selected issues representing a variety of problems, providing the reader with a wealth of information in both a clear and concise manner. The comprehensive nature of the coverage and the stature of the contributing authors combine to make this a unique landmark publication. Targeting the medium to advanced level academic, this book will appeal to researchers and students with an interest in the progression of mathematical theory and its application to nuclear computational science.
This book is a comprehensive introduction into Organic Computing (OC), presenting systematically the current state-of-the-art in OC. It starts with motivating examples of self-organising, self-adaptive and emergent systems, derives their common characteristics and explains the fundamental ideas for a formal characterisation of such systems. Special emphasis is given to a quantitative treatment of concepts like self-organisation, emergence, autonomy, robustness, and adaptivity. The book shows practical examples of architectures for OC systems and their applications in traffic control, grid computing, sensor networks, robotics, and smart camera systems. The extension of single OC systems into collective systems consisting of social agents based on concepts like trust and reputation is explained. OC makes heavy use of learning and optimisation technologies; a compact overview of these technologies and related approaches to self-organising systems is provided. So far, OC literature has been published with the researcher in mind. Although the existing books have tried to follow a didactical concept, they remain basically collections of scientific papers. A comprehensive and systematic account of the OC ideas, methods, and achievements in the form of a textbook which lends itself to the newcomer in this field has been missing so far. The targeted reader of this book is the master student in Computer Science, Computer Engineering or Electrical Engineering - or any other newcomer to the field of Organic Computing with some technical or Computer Science background. Readers can seek access to OC ideas from different perspectives: OC can be viewed (1) as a „philosophy“ of adaptive and self-organising - life-like - technical systems, (2) as an approach to a more quantitative and formal understanding of such systems, and finally (3) a construction method for the practitioner who wants to build such systems. In this book, we first try to convey to the reader a feeling of the special character of natural and technical self-organising and adaptive systems through a large number of illustrative examples. Then we discuss quantitative aspects of such forms of organisation, and finally we turn to methods of how to build such systems for practical applications.