Les systèmes temps réel et embarqués sont omniprésents. Ces systèmes sont souvent caractérisés par des contraintes de temps sévères. En outre, ils sont naturellement concurrents, distribués et souvent critiques. La complexité de tels systèmes est continuellement en croissance. Par conséquent, la conception et l’implémentation de systèmes temps réels corrects et fiables sont des tâches cruciales et complexes. La modélisation de ces systèmes utilisant des méthodes et langages de modélisation standards, comme AADL ou UML MARTE, permet d’une part de maitriser leur complexité, et d’autre part, d’utiliser des techniques d’analyse sophistiquées comme l’analyse d’ordonnancement et d’estimation du temps de réponse au pire cas.

Ce cours présente les concepts, terminologies et problématiques relatives aux systèmes temps réel et embarqués; le paradigme de programmation concurrente et les problématiques associées à la concurrence; les notions de fiabilité et les techniques de tolérance aux fautes; les méthodes et langages standards de modélisation; et les techniques d’analyse de systèmes temps réel.

• Introduire et motiver les systèmes temps réel et embarqués et leurs caractéristiques principales.
• Connaitre le paradigme de la concurrence et parallélisme ainsi que les problématiques associées et leurs solutions.
• Acquérir une expérience avec la programmation de systèmes temps réel et embarqués.
• Acquérir une expérience initiale avec les langages de modélisation standards des systèmes temps réel.
• Étudier les techniques d’analyse de systèmes temps réels.
• Initier l’étudiant à la recherche dans le contexte de la modélisation, analyse et implémentation des systèmes temps réels.

Le cours sera présenté sous forme d’exposés magistraux et d'exercices pratiques d'application. Le volet  théorique du cours est complémenté par un laboratoire pratique ainsi que l’utilisation d’outils de modélisation et d’analyse de systèmes temps réel. L’étudiant sera exposé à l’expérience pratique d’un expert de l’industrie.

On présente à l’étudiant les notions de systèmes temps réel et leurs caractéristiques principales telles que les contraintes de temps, la criticité, la distribution, la concurrence et le parallélisme.

L'étudiant est initié dans ce cours à la programmation de systèmes temps réel et embarqués par la biais de laboratoires pratiques.

L’étudiant est initié dans ce cours à la modélisation des systèmes temps réel en utilisant des langages de modélisation standards appropriés.

L’étudiant sera aussi exposé à des techniques d’analyse afin de procéder à des vérifications formelles des modèles de systèmes temps réel. En particulier, on présente les techniques d’analyse d’ordonnancement et d’estimation du temps de réponses au pire cas.

Le contenu du cours est structuré comme suit :

• Introduction aux systèmes temps réel et embarqués et leurs caractéristiques
• Concurrence et parallélisme dans les systèmes temps réel
• Mécanismes et outils de synchronisation
• Problèmes d’inter-blocage et approches de solutions
• Protocoles d’accès aux ressources
• Méthodes, langages et outils de modélisation de systèmes temps réel
• Techniques d’analyse d’ordonnancement et d’estimation de temps de réponses des systèmes temps réel

• Travail  de recherche  25 %

Lecture critique d’un article de recherche sur la modélisation, analyse, et implémentation de systèmes temps réel et embarqués. Les articles sont proposés par le professeur. Dans ce travail, l’étudiant doit lire, analyser et remettre un rapport de synthèse et une présentation orale en classe.

• Laboratoire  25 % 

L’objectif de ce laboratoire est d'acquérir une première expérience pratique avec  la programmation des systèmes temps réel et embarqués. Dans ce laboratoire une plateforme matérielle embarquée ainsi qu'une plateforme logicielle adéquate (un système d'exploitation temps réel) et des outils de développement requise seront utilisés. Les étudiants seront familiarisés avec ces plateformes et outils et réaliseront deux laboratoires en équipes.

• Examen Intra    25 %
• Examen Final    25 %

Tout travail remis en retard se verra automatiquement attribuer la note zéro.

• Alan Burns and Andy Wellings, (2009) “Real-Time Systems and Programming Languages”, 4th edition, Addison-Wesley, 2009, ISBN 978-0-321-41745-9

• Peter H. Feiler, David P. Gluch, (2012) “Model-Based Engineering with AADL: An Introduction to the SAE Architecture Analysis & Design Language”, 1st Edition, Professional. SEI Series in Software Engineering, Addison-Wesley Professional, ISBN-13: 978-0-321-88894-5
• Phillip A. Laplante and Seppo J. Ovaska, (2012) “Real-Time Systems Design and Analysis”, Fourth Edition, John Wiley & Sons/IEEE Press
• Giorgio C. Buttazzo (2011) HARD “REAL-TIME COMPUTING SYSTEMS: Predictable Scheduling Algorithms and Applications”, Third Edition, Springer.
• Hermann Kopetz, (2011) “Real-Time Systems” 2nd edition, Springer, ISBN 978-1-4419-8236-0
• Douglass, Bruce Powel (1999) “Doing Hard Time: Developing Real-Time Systems with UML, Objects, Frameworks and Patterns,” Addison-Wesley Professional, ISBN-13: 978-0321774934
• Gomaa, H. (2000) “Designing Concurrent, Distributed and Real-Time Applications in UML,” Addison-Wesley, ISBN 9780201657937
• Lee, P. A. and Anderson, T. (1990) “Fault Tolerance - Principles and Practice,” 2nd edition, Springer Verlag, ISBN: 9783211820773

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