Une architecture de pointe pour surmonter les obstacles en matière de sécurité et de certification dans les systèmes intégrés Dans des domaines tels que l’avionique, les systèmes de contrôle industriel et la santé, la tendance est de plus en plus à l’utilisation de systèmes à criticité mixte, dans lesquels différentes fonctions d’importance et de niveaux d'assurance de certification différents sont combinés sur une plateforme informatique partagée. Or, des défis technologiques cruciaux entravent l’intégration de ces systèmes. Économie numérique Technologies industrielles © thebunwangs, Shutterstock Leur intégration repose sur des mécanismes de partitionnement temporel et spatial. Il s’agit notamment de la combinaison de la virtualisation logicielle et de la ségrégation matérielle, et du développement de mécanismes de partitionnement pour traiter en commun des considérations importantes telles que le temps, le budget énergétique, la fiabilité, la sûreté et la sécurité. Appuyer l’intégration de fonctions de criticité différentes sur les plateformes partagées Les plateformes qui comprennent des puces multi-cœurs interconnectées seront également nécessaires dans de nombreux systèmes à criticité mixte. De plus, les technologies d’aujourd’hui ne permettent pas la fabrication d’appareils électroniques aux taux de défaillance suffisamment faibles pour répondre aux exigences de fiabilité des systèmes ultra-fiables. Afin de relever ces défis, le projet DREAMS, financé par l’UE, «a développé une architecture transversale et des outils de conception pour des systèmes complexes en réseau à support d'applications de criticité différente, s'exécutant sur des puces multi-cœurs interconnectées», explique le professeur Roman Obermaisser, coordinateur du projet. Nous nous sommes concentrés sur trois domaines d’application: l’avionique, l’énergie éolienne et la santé. Un style d’architecture pour orienter le développement de systèmes à criticité mixte La consolidation et l’approfondissement de concepts architecturaux issus des projets précédents (notamment ACROSS, ARAMIS, GENESYS et RECOMP) a permis à DREAMS d’introduire un nouveau style d'architecture pour une virtualisation homogène des plateformes embarquées mises en réseau. Ces plateformes vont des puces multi-cœurs aux clusters, et assurent la sécurité, la sûreté et des performances en temps réel, ainsi que l’intégrité des données, de l’énergie et des systèmes. Le projet DREAMS a élaboré une architecture dotée de services afférents aux plateformes indépendants du domaine. Ces services peuvent être affinés et étendus successivement pour bâtir une plateforme et des services d’application plus spécialisés. Les produits mis au point par DREAMS comprennent des services de plateforme certifiables en faveur de la virtualisation et de la ségrégation des ressources aux niveaux des clusters et des puces. Leurs stratégies d’adaptation pour les systèmes à criticité mixte gèrent des situations imprévisibles au niveau de l’environnement, des fluctuations des ressources et de l’apparition de défaillances, tout en assurant la prévisibilité et la sécurité. Les systèmes à criticité mixte bénéficient d’une gestion intégrée des ressources, notamment la surveillance, le contrôle d'exécution et les extensions de virtualisation qui reconnaissent les contraintes de haut niveau à l’échelle du système, comme les délais de bout en bout et la fiabilité. Les partenaires du projet ont élaboré une méthodologie fondée sur un modèle et des prototypes d’outils de cartographie des applications à criticité mixte dans des plateformes hétérogènes interconnectées, notamment des algorithmes de programmation et d’allocation, d’analyse des délais, de l’énergie et de la fiabilité. En tant que fondement de la certification modulaire, ces éléments ont fourni les bases modulaires pouvant être combinées à un processus de sécurité pour la certification et augmenter les possibilités de réutilisation des données disponibles. Afin de valider l’approche de DREAMS, les membres de l’équipe ont mis au point des démonstrateurs dans les secteurs de l’avionique, de l’éolien et de la santé. Les démonstrateurs ont utilisé et évalué la plateforme, les outils et les méthodes de certification/développement. Enfin, DREAMS a donné une orientation et un élan à la recherche européenne et à la sensibilisation à la technologie des systèmes informatiques distribués à criticité mixte et intégrés. Un forum consacré à la criticité mixte et un référentiel des codes ont été établis pour fournir des informations sur les événements dédiés aux systèmes, projets, résultats de la recherche, composantes technologiques et liens vers d’autres informations liés à criticité mixte. Coûts et économies d’exploitation tous azimuts Le professeur Obermaisser explique qu’étant donné que le besoin d’assurer un surapprovisionnement en ressources matérielles est moindre, il est possible de réduire les coûts matériels et de maintenance. D’autres facteurs comme l’utilisation de matériel plus simple, la réduction de la séparation spatiale inutile des composants, un câblage réduit et une gamme de composants réduite entraîneront également une baisse significative des coûts d'exploitation. «De par sa conception, DREAMS permettra l’intégration de systèmes de criticité différente à des coûts bien moindres que ceux nécessaires pour l’ensemble des systèmes individuels», conclut-il. «Les résultats entraîneront une réduction significative des efforts en matière de développement, de cycle de vie et de certification, et permettront la conception de lignes de produits à criticité mixte.» Par ailleurs, un ouvrage qui résume les objectifs, l’approche et les réalisations de DREAMS sera publié. Deux autres projets financés par l'UE s’emploient à élargir l’architecture de DREAMS au secteur de l’efficacité énergétique et des systèmes de gestion et de contrôle des trains. Mots‑clés DREAMS, systèmes à criticité mixte, architecture, puces multicœurs, plateforme partagée, systèmes intégrés
