Modeling Power Consumption and Temperature in TLM Models

International audienceMany techniques and tools exist to estimate the power consumption and the temperature map of a chip. These tools help the hardware designers develop power efficient chips in the presence of temperature constraints. For this task, the application can be ignored or at least abstracted by some high level scenarios; at this stage, the actual embedded software is generally not available yet. However, after the hardware is defined, the embedded software can still have a significant influence on the power consumption; i.e., two implementations of the same application can consume more or less power. Moreover, the actual software powe

Synchronous Control of Reconfiguration in Fractal Component-based Systems -- a Case Study

In the context of component-based embedded systems, the management of dynamic reconfiguration in adaptive systems is an increasingly important feature. The Fractal component-based framework, and its industrial instantiation MIND, provide for support for control operations in the lifecycle of components. Nevertheless, the use of complex and integrated architectures make the management of this reconfiguration operations difficult to handle by programmers. To address this issue, we propose to use Synchronous languages, which are a complete approach to the design of reactive systems, based on behavior models in the form of transition systems. Furthermore, the design of closed-loop reactive managers of reconfigurations can benefit from formal tools like Discrete Controller Synthesis. In this paper we describe an approach to concretely integrate synchronous reconfiguration managers in Fractal component-based systems. We describe how to model the state space of the control problem, and how to specify the control objectives. We describe the implementation of the resulting manager with the Fractal/Cecilia programming environment, taking advantage of the Comete distributed middleware. We illustrate and validate it with the case study of the Comanche HTTP server on a multi-core execution platform.Dans le contexte des composants pour systèmes embarqués, la gestion de la reconfiguration dynamique devient de plus en plus importante. Le modèle à composants Fractal et son implémentation MIND, fournissent des moyens de contrôle de cycle de vie des composants ainsi que des moyen pour le contrôle des architectures. L'utilisation des architectures intégrées de plus en plus complexes, rend la gestion des opérations de reconfiguration difficile à maintenir par le programmeur. Cette gestion devient plus complexe quand des propriétés globales sur le systèmes doivent être assurées. Nous proposons d'utiliser des langages synchrones réactifs, reposant sur des modèles comportementaux sous la forme de systèmes de transitions. De plus, notre approches, qui produit un manager synchrone pour la reconfiguration dynamique profite des techniques formelles comme la Synthèse de Contrôleurs Discrets. Ce papier décrit l'intégration concrète d'un manager synchrone pour la reconfiguration de systèmes-à-composants Fractal. Nous détaillerons notre approche en commençant par la partie modélisation du problème de contrôle sous forme d'espace d'états de configurations, ainsi que la description des propriétés de contrôle. Ensuite, nous aborderons la partie implémentation du manager résultant en Fractal/Cecilia et son intégration dans des applications Fractal distribuées en utilisant le middleware Comete. Nous validerons notre approche au moyen d'un cas d'étude sur le serveur HTTP Comanche sur une plateforme d'exécution multicoeurs

42, Une Approche à Composants pour le Prototypage Virtuel des Systèmes Embarqués Hétérogènes

The work presented in this thesis deals with virtual prototyping of heterogeneous embedded systems. The complexity of these systems make it difficult to find an optimal solution. Hence, engineers usually make simulations that require virtual prototyping of the system. Virtual prototyping of an embedded system aims at providing an executable model of it, in order to study its functional as well as its non-functional aspects. Our contribution is the definition of a new component-based approach for the virtual prototyping of embedded systems, called 42. 42 is not a new language for the design of embedded systems, it is a tool for describing components and assemblies for embedded systems at the system-level. Virtual prototyping of embedded systems must take into account their heterogeneous aspect. Following Ptolemy, several approaches propose a catalog of MoCCs (Models of Computation and Communication) and a framework for hierarchically combining them in order to model heterogeneity. As in Ptolemy, 42 allows to organize components and MoCCs in hierarchy. However, the MoCCs in 42 are described by means of programs manipulating a small set of basic primitives to activate components and to manage their communication. A component-based approach like 42 requires a formalism for specifying components. 42 proposes several means for specifying components. We will present these means an give particular interest to 42 control contracts. 42 is designed independently from any language or formalism and may be used jointly with the existing approaches. We provide a proof of concept to demonstrate the interest of using 42 and its control contracts with the existing approaches.Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le prototypage virtuel des systèmes embarqués hétérogènes. La complexité des systèmes embarqués fait qu'il est difficile de trouver une solution optimale. Ainsi, les approches adoptées par les ingénieurs reposent sur la simulation qui requiert le prototypage virtuel. L'intérêt du prototypage virtuel est de fournir des modèles exécutables de systèmes embarqués afin de les étudier du point de vue fonctionnel et non-fonctionnel. Notre contribution consiste en la définition d'une nouvelle approche à composants pour le prototypage virtuel des systèmes embarqués, appelé 42. 42 n'est pas un nouveau langage pour le développement des systèmes embarqués, mais plutôt un outil pour la description et l'assemblage de composants pour les systèmes embarqués, au niveau système. Un modèle pour le prototypage virtuel des systèmes embarqués doit prendre en compte leur hétérogénéité. Des approches comme Ptolemy proposent un catalogue de MoCCs (Models of Computation and Communication) qui peuvent être organisés en hiérarchie afin de modéliser l'hétérogénéité. 42 s'inspire de Ptolemy dans l'organisation hiérarchique de composants et de MoCCs. Cependant, les MoCCs dans 42 ne sont pas fournis sous forme de catalogue, ils sont décrits par des programmes qui manipulent un petit ensemble de primitives de base pour activer les composants et gérer les communications entre eux. Une approche à composants comme 42 requiert un formalisme de spécification de composants. Nous étudierons les moyens proposés par 42 pour décrire les composants. Nous nous intéresseront particulièrement aux contrats de contrôle de 42. 42 est indépendant de tout langage ou formalisme. Il est conçu dans l'optique d'être utilisé conjointement avec les approches existantes. Nous donnerons une preuve de concept afin de montrer l'intérêt d'utiliser 42 et les contrats de contrôle associés aux composants, conjointement avec des approches existantes

Effets in vitro de la silice et des macrophages alvéolaires sur le métabolisme phospholipidique des pneumocytes de type II

La silicose est une maladie pulmonaire causée par l'inhalation de silice cristalline et dont l'évolution chronique aboutit à la fibrose pulmonaire. Elle représente un modèle de recherche clinique et expérimentale. De nombreux modèles expérimentaux de silicose ont contribué à la compréhension des mécanismes biologiques qui aboutissent à une réponse inflammatoire et la constitution d'une fibrose. Parmi les cellules impliquées, le macrophage alvéolaire joue un rôle central au niveau du poumon profond. Des études récentes ont démontré son rôle de phagocytose des particules de silice, suivi de son activation avec libération de nombreux médiateurs intervenant dans la croissance, la différenciation, et la fonction cellulaire. La prolifération des pneumocytes de type II, observée après une lésion de l'épithélium alvéolaire, joue un rôle important dans le maintien de la structure épithéliale. De plus le pneumocyte de type II synthétise et sécrété le surfactant alvéolaire (mélange de phospholipides et d'apoprotéines) qui permet le maintien de la tension alvéolaire. Dans la silicose, il existe une altération de l'épithélium alvéolaire de type I et une hypertrophie ainsi qu'une hyperplasie de l'épithélium de type II. L'augmentation des phospholipides et d'apoprotéines du surfactant (produits par les Pn II) dans le liquide alvéolaire, représente une des conséquences directes de ces remaniements. Récemment dans notre laboratoire, nous avons mis en évidence l'activité mitogénique sur les Pn II; des LLBA de moutons silicotiques et des milieux conditionnés de macrophages alvéolaires de moutons silicotiques. Ces deux observations évoquent la présence de facteurs présents dans les milieux alvéolaires et macrophagiques; Impliqués dans le processus de croissance des Pn II. Ces résultats contribuent à la compréhension des mécanismes d'hyperplasie et d'hypertrophie de l'éplthéllum de type II dans la silicose pulmonaire. Le but de ce travail est d'étudier In vitro le métabolisme phosphollpidique des pneumocytes de type II, sous l'action de faibles doses de silice et des milieux conditionnés de macrophages alvéolaires. Un modèle de culture de Pn II fœtaux de rat avait été mis au point et caractérisé avant toute expérimentation. Le métabolisme de la phosphatidylchollne (PC) (le composé le plus Important des phosphollpides représentant 75 % des phosphollpides) des pneumocytes II (Mason R, 1976, 1980; Dethloff L A, 1989) a été étudié après exposition: 1 - à la silice à faibles concentrations en comparaison avec la silice recouverte de lactate d'Aluminium et de la silice traitée par un surfactant pulmonaire synthétlqueil' Exosurf (Palmitate de colfoscéril), ainsi qu'une poussière Inerte (titanlum). 2 - à des milieux conditionnés de macrophages alvéolaires (MAs) de moutons normaux et slllcotiques à différentes dilutions. Les résultats obtenus sont les suivants: a - La silice à faibles concentrations entraîne une augmentation du relâchement/sécrétion du PC. Il s'agit d'un phénomène non spécifique, puisqu'il existe une corrélation entre la sécrétion de PC et la cytotoxicité mesurée par le relâchement de lactate déshydrogénase (LDH) dans le milieu extracellulaire. Par ailleurs l'usage de silice enrobée de lactate d'aluminium et traitée par l'Exosurf ainsi qu'une poussière Inerte (titanium) ne stimulent pas la sécrétion de PC. b - Les milieux conditionnés de MA de moutons normaux et silicotiques entraînent une diminution de la sécrétion de PC des Pn II. Ce phénomène est spécifique et non cytotoxique. Cette diminution est plus marquée pour les milieux conditionnés de MA de moutons silicotiques. c - La chromatographie des surnageants de macrophages alvéolaires sur Gel de Sephadex G -75 (Pharmacia) permet d'isoler des fractions correspondantes au range de poids moléculaire apparent (PM) 32, 25, 12, et 8 kilodactones (kDa) dont l'activité sur la sécrétion de PC du Pn II est variable. Seules les fractions de PM apparent (25 KD) montrent une diminution de la sécrétion de PC. Cette diminution est en rapport avec une augmentation de l'incorporation de la choline dans la phosphatidylcholine disaturée. Ce phénomène peut expliquer en partie l'hypertrophie des Pn II observée au cours de la silicose pulmonaire. Ces résultats démontrent que la silice entraîne une stimulation du relâchement/sécrétion non spécifique de PC, malgré l'existence d'une corrélation entre la sécrétion de PC et l'action cytotoxique de la silice. Ce phénomène n'est pas observé avec de la silice enrobée d'aluminium et traitée par l'Exosurf, ainsi qu'avec la poussière inerte (titane). Par ailleurs, le MA entraine une diminution de la sécrétion de PC. Ainsi donc, la silice par ses propriétés de surface et le MA par l'intermédiaire de ses produits de sécrétion, altèrent la régulation du métabolisme phospholipidique des Pn II

Effets in vitro de la silice et des macrophages alvéolaires sur le métabolisme phospholipidique des pneumocytes de type II

La silicose est une maladie pulmonaire causée par l'inhalation de silice cristalline et dont l'évolution chronique aboutit à la fibrose pulmonaire. Elle représente un modèle de recherche clinique et expérimentale. De nombreux modèles expérimentaux de silicose ont contribué à la compréhension des mécanismes biologiques qui aboutissent à une réponse inflammatoire et la constitution d'une fibrose. Parmi les cellules impliquées, le macrophage alvéolaire joue un rôle central au niveau du poumon profond. Des études récentes ont démontré son rôle de phagocytose des particules de silice, suivi de son activation avec libération de nombreux médiateurs intervenant dans la croissance, la différenciation, et la fonction cellulaire. La prolifération des pneumocytes de type II, observée après une lésion de l'épithélium alvéolaire, joue un rôle important dans le maintien de la structure épithéliale. De plus le pneumocyte de type II synthétise et sécrété le surfactant alvéolaire (mélange de phospholipides et d'apoprotéines) qui permet le maintien de la tension alvéolaire. Dans la silicose, il existe une altération de l'épithélium alvéolaire de type I et une hypertrophie ainsi qu'une hyperplasie de l'épithélium de type II. L'augmentation des phospholipides et d'apoprotéines du surfactant (produits par les Pn II) dans le liquide alvéolaire, représente une des conséquences directes de ces remaniements. Récemment dans notre laboratoire, nous avons mis en évidence l'activité mitogénique sur les Pn II; des LLBA de moutons silicotiques et des milieux conditionnés de macrophages alvéolaires de moutons silicotiques. Ces deux observations évoquent la présence de facteurs présents dans les milieux alvéolaires et macrophagiques; Impliqués dans le processus de croissance des Pn II. Ces résultats contribuent à la compréhension des mécanismes d'hyperplasie et d'hypertrophie de l'éplthéllum de type II dans la silicose pulmonaire. Le but de ce travail est d'étudier In vitro le métabolisme phosphollpidique des pneumocytes de type II, sous l'action de faibles doses de silice et des milieux conditionnés de macrophages alvéolaires. Un modèle de culture de Pn II fœtaux de rat avait été mis au point et caractérisé avant toute expérimentation. Le métabolisme de la phosphatidylchollne (PC) (le composé le plus Important des phosphollpides représentant 75 % des phosphollpides) des pneumocytes II (Mason R, 1976, 1980; Dethloff L A, 1989) a été étudié après exposition: 1 - à la silice à faibles concentrations en comparaison avec la silice recouverte de lactate d'Aluminium et de la silice traitée par un surfactant pulmonaire synthétlqueil' Exosurf (Palmitate de colfoscéril), ainsi qu'une poussière Inerte (titanlum). 2 - à des milieux conditionnés de macrophages alvéolaires (MAs) de moutons normaux et slllcotiques à différentes dilutions. Les résultats obtenus sont les suivants: a - La silice à faibles concentrations entraîne une augmentation du relâchement/sécrétion du PC. Il s'agit d'un phénomène non spécifique, puisqu'il existe une corrélation entre la sécrétion de PC et la cytotoxicité mesurée par le relâchement de lactate déshydrogénase (LDH) dans le milieu extracellulaire. Par ailleurs l'usage de silice enrobée de lactate d'aluminium et traitée par l'Exosurf ainsi qu'une poussière Inerte (titanium) ne stimulent pas la sécrétion de PC. b - Les milieux conditionnés de MA de moutons normaux et silicotiques entraînent une diminution de la sécrétion de PC des Pn II. Ce phénomène est spécifique et non cytotoxique. Cette diminution est plus marquée pour les milieux conditionnés de MA de moutons silicotiques. c - La chromatographie des surnageants de macrophages alvéolaires sur Gel de Sephadex G -75 (Pharmacia) permet d'isoler des fractions correspondantes au range de poids moléculaire apparent (PM) 32, 25, 12, et 8 kilodactones (kDa) dont l'activité sur la sécrétion de PC du Pn II est variable. Seules les fractions de PM apparent (25 KD) montrent une diminution de la sécrétion de PC. Cette diminution est en rapport avec une augmentation de l'incorporation de la choline dans la phosphatidylcholine disaturée. Ce phénomène peut expliquer en partie l'hypertrophie des Pn II observée au cours de la silicose pulmonaire. Ces résultats démontrent que la silice entraîne une stimulation du relâchement/sécrétion non spécifique de PC, malgré l'existence d'une corrélation entre la sécrétion de PC et l'action cytotoxique de la silice. Ce phénomène n'est pas observé avec de la silice enrobée d'aluminium et traitée par l'Exosurf, ainsi qu'avec la poussière inerte (titane). Par ailleurs, le MA entraine une diminution de la sécrétion de PC. Ainsi donc, la silice par ses propriétés de surface et le MA par l'intermédiaire de ses produits de sécrétion, altèrent la régulation du métabolisme phospholipidique des Pn II

42: Programmable Models of Computation for a Component-Based Approach to Heterogeneous Embedded Systems

International audienceEvery notion of a component for the development of embedded systems has to take heterogeneity into account: components may be hardware or software or OS, synchronous or asynchronous, deterministic or not, detailed w.r.t. time or not, detailed w.r.t. data or not, etc. A lot of approaches, following Ptolemy, propose to define several ``Models of Computation and Communication'' (MoCCs) to deal with heterogeneity, and a framework in which they can be combined hierarchically. This paper presents the very first design of a component model for embedded systems called 42. We aim at expressing fine-grain timing aspects and several types of concurrency as MoCCs, but we require that all the MoCCs be ``programmed'' in terms of more basic primitives. 42 is meant to be an abstract description level, intended to be translated into an existing language (e.g., Lustre) for execution and property validation purposes

System-Level Modeling of Energy in TLM for Early Validation of Power and Thermal Management

International audienceModern systems-on-a-chip are equipped with power architectures, allowing to control the consumption of individual components or subsystems. These mechanisms are controlled by a power-management policy often implemented in the embedded software, with hardware support. Today's circuits have an important static power consumption, whose low-power design require techniques like DVFS or power-gating. A correct and efficient management of these mechanisms is therefore becoming non-trivial. Validating the effect of the power management policy needs to be done very early in the design cycle, as part of the architecture exploration activity. High-level models of the hardware must be annotated with consumption information. Temperature must also be taken into account since leakage current increases exponentially with it. Existing annotation techniques applied to loosely-timed or temporally-decoupled models would create bad simulation artifacts on the temperature profile (e.g. unrealistic peaks). This paper addresses the instrumentation of a timed transaction-level model of the hardware with information on the power consumption of the individual components. It can cope not only with power-state models, but also with Joule-per-bit traffic models, and avoids simulation artifacts when used in a functional/power/temperature co-simulation

Synchronous Control of Reconfiguration in Fractal Component-based Systems -- a Case Study

In the context of component-based embedded systems, the management of dynamic reconfiguration in adaptive systems is an increasingly important feature. The Fractal component-based framework, and its industrial instantiation MIND, provide for support for control operations in the lifecycle of components. Nevertheless, the use of complex and integrated architectures make the management of this reconfiguration operations difficult to handle by programmers. To address this issue, we propose to use Synchronous languages, which are a complete approach to the design of reactive systems, based on behavior models in the form of transition systems. Furthermore, the design of closed-loop reactive managers of reconfigurations can benefit from formal tools like Discrete Controller Synthesis. In this paper we describe an approach to concretely integrate synchronous reconfiguration managers in Fractal component-based systems. We describe how to model the state space of the control problem, and how to specify the control objectives. We describe the implementation of the resulting manager with the Fractal/Cecilia programming environment, taking advantage of the Comete distributed middleware. We illustrate and validate it with the case study of the Comanche HTTP server on a multi-core execution platform.Dans le contexte des composants pour systèmes embarqués, la gestion de la reconfiguration dynamique devient de plus en plus importante. Le modèle à composants Fractal et son implémentation MIND, fournissent des moyens de contrôle de cycle de vie des composants ainsi que des moyen pour le contrôle des architectures. L'utilisation des architectures intégrées de plus en plus complexes, rend la gestion des opérations de reconfiguration difficile à maintenir par le programmeur. Cette gestion devient plus complexe quand des propriétés globales sur le systèmes doivent être assurées. Nous proposons d'utiliser des langages synchrones réactifs, reposant sur des modèles comportementaux sous la forme de systèmes de transitions. De plus, notre approches, qui produit un manager synchrone pour la reconfiguration dynamique profite des techniques formelles comme la Synthèse de Contrôleurs Discrets. Ce papier décrit l'intégration concrète d'un manager synchrone pour la reconfiguration de systèmes-à-composants Fractal. Nous détaillerons notre approche en commençant par la partie modélisation du problème de contrôle sous forme d'espace d'états de configurations, ainsi que la description des propriétés de contrôle. Ensuite, nous aborderons la partie implémentation du manager résultant en Fractal/Cecilia et son intégration dans des applications Fractal distribuées en utilisant le middleware Comete. Nous validerons notre approche au moyen d'un cas d'étude sur le serveur HTTP Comanche sur une plateforme d'exécution multicoeurs