Un langage formel pour la conception, la spécification et la vérification d’interfaces homme-machine embarquées critiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

A formal language for designing, specifying and verifying critical embedded human machine interfaces

Un langage formel pour la conception, la spécification et la vérification d’interfaces homme-machine embarquées critiques

Résumé

A lot of research work have focused on how to design, program and verify functional concerns for critical systems. However, critical interactive systems did not benefit from the same attention and efforts. The first part of this thesis is an attempt to analyze the causes that led to this situation. A set of requirements for a new approach are detailed. The rest of the thesis is an attempt at finding solutions that fulfill these requirements. First, a model of architecture for interactive systems is proposed. This model uses basics elements called interactors, and tries to allow the expression of two orthogonal concerns about them: the notion of abstraction level and the notion of architectural composition of systems. Then, most of this thesis is dedicated to the presentation of a language called LIDL (LIDL Interaction Description Language), which aims at enabling a formal description of interactors. Static aspects of interactors are specified using interfaces, while dynamic aspects of interactors are specified using interactions. Semantics for LIDL are based on a set of six basic interactions and a way to compose them. Like Lustre, LIDL semantics are based on synchronous data flows: each interaction represents a data flow. Flows include a notion of activation, which denotes the presence or absence of data, in an attempt to allow the description of flow-based and event-based interaction systems. The formalization of LIDL semantics aims at providing a starting point for the application of techniques enabling verification of properties of LIDL interactive systems. Finally, these concepts are put to use on a case study. The compliance of this approach with the requirements is examined.
La spécification, la programmation et la vérification de systèmes critiques ont fait l’objet d’importants efforts de recherche. Le domaine des systèmes interactifs, et plus particulièrement celui des applications logicielles interactives critiques, n’a pas du tout bénéficié des mêmes efforts. Or, paradoxalement, l'accidentologie aéronautique fait clairement apparaître que le bon fonctionnement de ces applications est mis en cause de manière récurrente dans l'ensemble des accidents ou incidents recensés. La thèse analyse d'abord les causes de ce paradoxe et de cet état de fait. Cette analyse conduit à formuler et détailler un ensemble d’exigences pour une nouvelle approche de spécification et conception de ces applications. La thèse propose ensuite, en s'inscrivant dans la recherche de réponses satisfaisantes à ces exigences, les bases d'un langage permettant de décrire la composition et le comportement attendu de ces applications. Pour ce faire, un modèle d’architecture de systèmes interactifs est avancé. Il se fonde sur des composants de base, les interacteurs, et décrit, les concernant, les notions d'abstraction et de composition de systèmes. Le langage LIDL (LIDL Interaction Description Language), proposition centrale de la thèse, permet de décrire formellement les interacteurs de ce modèle. Leur composante statique est décrite sous la forme d’interfaces. Leurs composantes dynamiques sont décrites sous la forme d’interactions. Une description LIDL se construit sur un ensemble réduit d’interactions de base ainsi que sur quelques constructeurs du langage permettant de les composer. LIDL est un langage à flot de données synchrones qui décrivent les interactions. Les flots intègrent une donnée d’activation, qui dénote la présence ou l’absence de valeur du flot. La compilation de descriptions LIDL permet de produire des machine d'états se prêtant bien aux techniques de vérification formelle. L’adéquation de l’approche et du langage proposés avec les exigences identifiées au départ est finalement examinée à travers leur mise en œuvre sur un cas d'étude.
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Dates et versions

tel-01455466 , version 1 (03-02-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01455466 , version 1

Citer

Vincent Lecrubier. Un langage formel pour la conception, la spécification et la vérification d’interfaces homme-machine embarquées critiques. Langage de programmation [cs.PL]. INSTITUT SUPERIEUR DE L'AERONAUTIQUE ET DE L'ESPACE (ISAE); UNIVERSITE DE TOULOUSE, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01455466⟩

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