Prévention des fautes temporelles sur architectures multicœur pour les systèmes à criticité mixte - PhDData

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Prévention des fautes temporelles sur architectures multicœur pour les systèmes à criticité mixte

The thesis was published by Loche, Daniel, in January 2022, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT.

Abstract:

L’Ă©mergence de calculateurs multicĹ“urs plus puissants, mais aussi plus complexes, prĂ©sente Ă  la fois une opportunitĂ© et de nouveaux enjeux pour l’intĂ©gration de systèmes Ă  criticitĂ© mixte. Ces systèmes, qui embarquent des fonctionnalitĂ©s de diffĂ©rents niveaux d’importance, requièrent le respect d’exigences temporelles. En effet, plus un logiciel est critique, plus les consĂ©quences en cas de dĂ©passement d’Ă©chĂ©ance d’exĂ©cution peuvent ĂŞtre catastrophiques. Par consĂ©quent, des mĂ©canismes de sĂ»retĂ© de fonctionnement doivent ĂŞtre mis en place pour prĂ©venir ce risque. L’usage de calculateurs multicĹ“urs exacerbe cette problĂ©matique avec l’exĂ©cution concurrente de tâches qui peut provoquer des interfĂ©rences inter-tâches. Cela est dĂ» au partage de ressources associĂ©es Ă  la plateforme matĂ©rielle partagĂ©e. La mĂ©moire, les pĂ©riphĂ©riques, les bus d’accès ainsi que les espaces mĂ©moire partagĂ©s constituent ainsi des points de congestion potentielle. Cela peut alors mener Ă  des retards dans l’exĂ©cution de tâches critiques uniquement du fait de l’exĂ©cution parallèle de tâches Ă  plus faible niveau de criticitĂ©. En consĂ©quence, les risques de non-respect des exigences temps-rĂ©el deviennent d’autant plus importants sur ces processeurs. De plus, la complexitĂ© croissante des architectures matĂ©rielle rend aussi plus difficile de complètement maĂ®triser et prĂ©venir en amont tout risque d’interfĂ©rences. Les solutions existantes Ă  un tel problème se font au dĂ©triment d’autres Ă©lĂ©ments qui deviennent tout autant nĂ©cessaires dans l’industrie, dont notamment la maximisation d’usage des ressources de calcul. Ainsi, notre proposition cherche Ă  rĂ©pondre Ă  la fois au besoin de garanties temps-rĂ©el sur les tâches critiques tout en permettant une bonne utilisation des ressources offertes par les calculateurs multicĹ“urs. Dans ce cadre, ces travaux se focalisent sur l’Ă©tude des tâches critiques sous forme de chaĂ®nes de tâches fonctionnelles. De fait chaque fonctionnalitĂ© exĂ©cutĂ©e correspond Ă  une chaĂ®ne de diffĂ©rents blocs logiciels exĂ©cutĂ©s sĂ©quentiellement. Avec cette approche, on propose un mĂ©canisme de Surveillance et de ContrĂ´le qui offre des garanties minimales sur une chaĂ®ne de tâche critique, par anticipation de risques d’interfĂ©rences qui pourraient mener Ă  une dĂ©faillance. L’anticipation ayant pour moyen de neutralisation des interfĂ©rences la mise en pause temporaire des tâches non critiques. L’objectif est d’obtenir une garantie d’exĂ©cution bout-en-bout de la chaĂ®ne de tâche sans dĂ©passement d’Ă©chĂ©ance, avec une limitation des tâches non critiques uniquement quand nĂ©cessaire, de façon Ă  ce que le reste du temps, on puisse exploiter au maximum la puissance de calcul et les ressources disponibles. Avec un tel mĂ©canisme, nous proposons un protocole d’implĂ©mentation et de calibration, ainsi qu’une première analyse Ă  partir d’une plateforme expĂ©rimentale dĂ©diĂ©e.



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