Développement de systèmes embarqués - afsec

Développement de systèmes embarqués
Automates temporisés, réseaux de Petri temporels
Franck Cassez
CNRS/IRCCyN
Nantes, France
http://www.lsv.ens-cachan.fr/aci-cortos
CNAM, Paris
Février 2006
Systèmes temps-réel embarqués
!
objectif : sûreté de fonctionnement des systèmes embarqués de type
temps-réel
contrôle/commande d’un procédé, ordonnancement de processus,
protocole de communication, . . .
!
type de sûreté : respect des échéances temporelles
!
approche : utilisation de méthodes formelles
techniques “mathématiques” (rigoureuses)
!
méthodes formelles et cycle de développement
2
modélisation, spécification
modèle (abstrait) de l’application, critère de correction
vérification/contrôle/test sur modèle
3
model-checking, observabilité, diagnostic, contrôlabilité
implémentation
1
production de code, vérification d’une implémentation
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La communauté en France (non exhaustif)
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LSV, ENS-Cachan
P. Bouyer, F. Laroussinie, N. Markey, . . .
!
VERIMAG, Grenoble
K. Altisen, S. Tripakis, . . .
!
LAAS, Toulouse
B. Berthomieu, F. Vernadat
!
LAMSADE, Paris Dauphine
B. Bérard, S. Haddad
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IRCCyN, Nantes
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IRISA, Rennes
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LMI, Marseille
D. Lime, O.H. Roux, O. Roux, F.C.
C. Jard
P. Niebert
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Collaborations avec la communauté internationale
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ULB, Bruxelles, Belgique
Jean-François Raskin, L. Doyen, M. De Wulf, . . .
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Aalborg, Danemark et Uppsala, Suède
K.G. Larsen, G. Berhmann, W. Yi, . . .
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EPFL, Lausanne, Suisse
T. Henzinger
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Univ. Bangalore, Inde
D. D’Souza
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Wiezmann Institute, Israel
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...
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Modèles pour les systèmes temps-réel
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automates temporisés, [Alur & Dill (1994)]
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automates hybrides, [Henzinger (1996)]
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réseaux de Petri temporels, [Merlin (1974)]
avantages de ces modèles :
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hypothèse de temps-dense
description concise et naturelle des informations temporelles
descriptions modulaires/hierarchiques
théorie solide
inconvénients :
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représentation des contraintes temporelles coûteuses
analyse complexe
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Analyse des modèles temporisés
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vérification
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théorie : [Alur & Dill (1994)]
outils :
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!
observation/contrôle/test
!
!
!
automates temporisés : UPPAAL, KRONOS, CMC
automates hybrides : HyTech, PHAver
réseaux de Petri temporels : Romeo, Tina
théorie :
SED [Ramadge & Wonham’89]
temporisés :[Maler et al. (1995), Krichen & Tripakis (2004)]
outils : UPPAAL TiGA
optimisation
!
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théorie : [Alur et al. (2001)][Behrmann et al. (2001)]
[Bouyer et al. (2004)]
outils : UPPAAL CORA
TIME (scheduling)
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Implémentation des modèles temporisés
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production de code
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!
théorie : [De Wulf et al. (2004a)] [De Wulf et al. (2004b)]
outils : Elastic
automates hybrides vers BrickOS,
sémantique «au plus tôt»
modélisation/vérification du système complet
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théorie : [Altisen & Tripakis (2005)]
outils : ceux des automates temporisés
modélisation de la plate-forme d’exécution
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Examples (non exhaustif)
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Philips Audio Control Protocol,
synthèse d’un contrôleur avec Elastic
Bang & Olufsen Audio/Video Protocol,
erreur trouvée avec UPPAAL
PGP,
correction prouvée avec UPPAAL
flux multimedias
débit, latence, etc
contrôle de boîte de vitesse
Mecel AB
alimentation électrique d’un bus de communication
Romeo
ordonnancement (et contrôle) d’une chaîne de production
synthèse d’un ordonnancement et implémentation en LEGO
job-shop scheduling
ordonnancement, KRONOS
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References
[Altisen & Tripakis (2005)]
M. Krichen and S. Tripakis.
Implementation of timed automata : an issue of semantics or modeling ?
In FORMATS’05, 2005.
[Alur & Dill (1994)]
R. Alur and D. Dill.
A theory of timed automata.
Theoretical Computer Science B, 126 :183–235, 1994.
[De Wulf et al. (2004a)]
M. De Wulf, L. Doyen, J.-F. Raskin.
Almost ASAP Semantics : From Timed Models to Timed Implementations.
HSCC’04 LNCS 2993.
[De Wulf et al. (2004b)]
M. De Wulf, L. Doyen, N. Markey, J.-F. Raskin.
Robustness and Implementability of Timed Automata.
FORMATS+FTRTFT’04 LNCS 3253.
[Henzinger (1996)]
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In Proc. of the 11th Annual Symposium on Logic in Computer Science (LICS’96),
pages 278–292, IEEE Computer Society Press, 1996.
[Merlin (1974)]
P.M. Merlin.
A study of the recoverability of computing systems.
PhD thesis, University of California, Irvine, CA, 1974.
[Alur et al. (2004)]
R. Alur, M, Bernadsky, and P. Madhusudan.
Optimal reachability in weighted timed games.
In Proc. 31st International Colloquium on Automata, Languages and Programming
(ICALP’04), Lecture Notes in Computer Science. Springer, 2004.
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References (cont.)
[Alur et al. (2001)]
R. Alur, S. La Torre, and G. Pappas.
Optimal paths in weighted timed automata.
In Proc. 4th Int. Work. Hybrid Systems : Computation and Control (HSCC’01), LNCS
2034, pp. 49–62. Springer, 2001.
[Asarin & Maler (1999)]
E. Asarin and O. Maler.
As soon as possible : Time optimal control for timed automata.
In Proc. 2nd Int. Work. Hybrid Systems : Computation and Control (HSCC’99), volume
1569 of LNCS, pages 19–30. Springer, 1999.
[Behrmann et al. (2001)]
G. Behrmann, A. Fehnker, T. Hune, K. Larsen, P. Pettersson, J. Romijn, and F.
Vaandrager.
Minimum-cost reachability for priced timed automata.
In Proc. 4th Int. Work. Hybrid Systems : Computation and Control (HSCC’01), LNCS
2034, pp. 147–161. Springer, 2001.
[Bouyer et al. (2004)]
P. Bouyer, F. Cassez, E. Fleury, K. G. Larsen.
Optimal Strategies in Priced Timed Game Automata. FSTTCS’04 (LNCS 3328).
[Maler et al. (1995)]
Oded Maler, Amir Pnueli, and Joseph Sifakis.
On the synthesis of discrete controllers for timed systems.
In Proc. 12th Annual Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science
(STACS’95), volume 900, pages 229–242. Springer, 1995.
[Krichen & Tripakis (2004)] M. Krichen and S. Tripakis.
Real-time testing with timed automata testers and coverage criteria.
In Joint conference on Formal Modelling and Analysis of Timed Systems and Formal
Techniques in Real-Time and Fault Tolerant System (FORMATS-FTRTFT’04), 2004.
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References (cont.)
[Ramadge & Wonham’89]
CNAM, Paris (02/2006)
P.J. Ramadge and W.M. Wonham.
The control of discrete event processes.
Proc. of IEEE, 77 :81–98, 1989
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