METHODOLOGIE DE DEVELOPPEMENT ET DE MODELISATION UML DES SYSTEMES D'ACQUISITION ET DE TRAITEMENT EN TEMPS REEL POUR LES EXPERIENCES DE PHYSIQUE DES HAUTES ENERGIES
Résumé
The increasing complexity of the real-time data acquisition and processing systems (TDAQ : the so-called Trigger and Data AcQuisition systems) in high energy physics calls for an appropriate evolution of development tools. This work is about the interplay between in principle specifications of TDAQ systems and their actual design and realization on a concrete hardware and software platform. The basis of our work is to define a methodology for the development of TDAQ systems that meets the specific demands for the development of such systems. The result is the detailed specification of a “methodological framework” based on the Unified Modeling Language (UML) and designed to manage a development process. The use of this UML-based methodological framework progressively leads to the setting up of a “home-made” framework, i.e. a development tool that comprises reusable components and generic architectural elements adapted to TDAQ systems. The main parts of this dissertation are sections II to IV. Section II is devoted to the characterization and evolution of TDAQ systems. In section III, we review the main technologies that are relevant to our problematic, namely software reuse techniques such as design patterns and frameworks, especially concerning the real-time and embedded systems domain. Our original conceptual contribution is presented in section IV, where we give a detailed, formalized and example-driven specification of our development model. Our final conclusions are presented in section V, where we present the MORDICUS project devoted to a concrete realization of our UML methodological framework, and the deep affinities between our work and the emerging “Model Driven Architecture” (MDA) paradigm developed by the Object Management Group.
La complexité croissante des systèmes d'acquisition et de traitement en temps réel (TDAQ) pour les expériences de physique des hautes énergies appelle à une évolution ad hoc des outils de développement. Dans cet ouvrage, nous traitons de l'articulation entre la spécification de principe des systèmes TDAQ et leur conception/réalisation sur une plateforme matérielle et logicielle concrète. Notre travail repose sur la définition d'une méthodologie de développement des systèmes TDAQ qui réponde aux problématiques de développements particulières à ces systèmes. Il en résulte la spécification détaillée d'un « canevas méthodologique » basé sur le langage UML, destiné à encadrer un processus de développement. L'usage de ce canevas méthodologique UML doit permettre la mise en place progressive d'un canevas « maison », c'est-à-dire un atelier de développement comprenant des composants réutilisables et des éléments d'architecture génériques adaptés aux applications TDAQ. L'ouvrage s'articule autour de 4 sections principales. La section II est dévolue à la caractérisation et à l'évolution des systèmes TDAQ. En section III, nous nous intéressons aux technologies pertinentes pour notre problématique, notamment les techniques de réutilisation logicielle telles les motifs récurrents (design patterns) et les canevas (frameworks), avec une orientation en faveur des domaines du temps réel et de l'embarqué. Notre apport conceptuel spécifique est exposé en section IV, où nous procédons notamment à la spécification détaillée, formalisée et exemples à l'appui, de notre modèle de développement. Enfin, nous terminons notre propos en section V en évoquant le projet de R&D MORDICUS de mise en œuvre concrète de notre canevas méthodologique UML, ainsi que les développements récents de l'OMG (Object Management Group) sur l'architecture orientée modèles (Model Driven Architecture), particulièrement en résonance avec notre travail.