Systèmes embarqués : un défi économique dans les mains de la recherche

Un Système Embarqué intègre des logiciels et des matériels conjointement et spécifiquement conçus pour assurer des fonctionnalités souvent critiques.Plutôt que des systèmes universels effectuant plusieurs tâches, les systèmes embarqués sont étudiés pour effectuer des tâches précises. Certains doivent répondre à des contraintes de temps réel pour des raisons de fiabilité et de rentabilité. D’autres ayant peu de contraintes au niveau performances permettent de simplifier le système et de réduire les couts de fabrication.

Les Systèmes Embarqués sont aussi d’une importance stratégique pour l’économie, étant un facteur d’innovation et de différentiation : nouvelles fonctionnalités et nouveaux services dans les produits existants, nouveaux produits et services, avec comme principale valeur ajoutée les logiciels embarqués.

«Construire des systèmes de fonctionnalité et qualité déterminée et garantie, à coût acceptable, est un défi technologique et scientifique majeur, qui recouvre plusieurs aspects. D’abord, l’aspect technique. Au niveau technique, la conception conjointe permet de diminuer les coûts. Ensuite, l’optimisation du marché entre coût et qualité au niveau économique, et la combinaison des compétences en logiciel, réseaux entre autres rationalise d’autant plus les coûts », précise Joseph Sifakis, directeur de recherche au CNRS.

Ces défis pour la recherche, et pour rendre économiquement l’ajout de systèmes embarqués dans des équipements diverses, touchent des domains d’applications extrêmemant diverses :

• transport : Automobile, Aéronautique (avionique) ;
• astronautique : fusée, satellite artificiel, sonde spatiale, etc ;
• militaire : missile ;
• télécommunication : Set-top box, téléphonie, routeur, pare-feu, serveur de temps, téléphone portable, etc ;
• électroménager : télévision, four à micro-ondes ;
• impression : imprimante multifonctions, photocopieur, etc ;
• informatique : disque dur, Lecteur de disquette, etc ;
• multimédia : console de jeux vidéo, assistant personnel ;
• guichet automatique bancaire (GAB) ;
• équipement médical ;
• automate programmable industriel, contrôle-commande ;
• jeux : consoles ;
• métrologie.

Le grand défi de l’intégration

Construire des systèmes complexes par intégration de composants hétérogènes est un défi très complexe à relever : les mécanismes de communication, la vitesse de fonctionnement, la granularité des calculs et la variété des médias sont autant de composants dont l’association doit être pensée puis matérialiser. Le but, pour la recherche, à terme, est de créer un modèle unifié supportant l’intégration hétérogène.

Aussi, L’effort en termes de validation augmente exponentiellement avec le nombre de composants intégrés. « Il s’agit donc, à termes, de remplacer les méthodes de validation a posteriori par des méthodes de validation incrémentale », ajoute Joseph Sifakis, directeur de recherche au CNRS. L’enjeu actuel consiste donc à développer des outils théoriques et techniques pour la validation incrémentale.

La problématique des systèmes d’exploitation

Les systèmes d’exploitation sont souvent beaucoup plus complexes que nécessaire, peu fiables, et contiennent souvent des fonctionnalités cachées. De plus, ils sont difficiles à gérer et à utiliser de façon efficace. Les chercheurs veulent aller vers des OS plus légers, dédiés à un domaine d’application précis.
A cette fin, les architectures logicielles tendent à être de plus en plus minimalistes, reconfigurables, adaptatives

Enfin, les applications controle/commande sont d’une importance stratégique, leur conception et implantation soulèvent des problèmes difficiles :

• Intégration d’aspects multi-disciplinaires, modélisation et Vérification des Systèmes Hybrides ;
• Combinaison de contrôle/commande continu et discret – prise en compte des événements discrets dans les techniques de discrétisation ;
• Autres difficultés dues à la répartition et à la tolérance aux fautes (influence des retards de communication, décalage entre horloges, échantillonnage apériodique).

Tous ces défis constituent la problématique actuelle de la recherche,et les clefs vers l’utilisation massive et à grande échelle des systèmes embarqués, aussi bien pour des applications confinées que grand public.

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