Les systèmes embarqués au CEA 1/ La recherche technologique sur les systèmes embarqués 2/ La plate-forme PLATENUM Contact : Didier JUVIN  didier.juvin@cea.fr

Les quatre pôles du CEA Recherche fondamentale R & D pour l’énergie nucléaire Recherche fondamentale Sciences de la matière Sciences du vivant programmes pour la défense Recherche et technologie pour l’industrie

La recherche technologique pour l’industrie Le pôle DRT La recherche technologique pour l’industrie Technologies de l’Information et de la communication Micro et nano technologies Laboratoire d’Electronique, de Technologie et d’Instrumentation (LETI, Grenoble) Systèmes à Logiciel Prépondérant Laboratoire d’Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST, Ile-de-France) PAC et Batteries H2 Sys.Photo-voltaïques Echangeurs Thermiques Nouvelles technologies de l’énergie Matériaux nanostructurés Assemblages Modélisation Matériaux fonctionnels et intelligents Matériaux émergents

Programme Systèmes Embarqués Les besoins : L’environnement du citoyen comporte de plus en plus de processeurs « enfouis »  de fortes attentes en Sécurité Qualité des services Sûreté des systèmes Performance Besoins : Les systèmes critiques sont de plus en plus présents dans l’environnement du citoyen : des grands systèmes (transports ferroviers, nucléaire, avionique, armement…) vers les systèmes plus petits, fabriqués en grande série (automobile, palm pilot, téléphone portable…). Notre environnement est peuplé de systèmes plus ou moins intelligents : dans un proche avenir, nous aurons l’habitude de voir notre quotidien régi par plus de 100 processeurs (carte à puce, objets communicants, voiture, domotique, … sans oublier les systèmes collectifs : transports en communs, distribution et production d’énergie, ,…) Or, l’impact d’une défaillance peut se révéler catastrophique, de même que l’absence de réactivité d’un équipement. L’explosion de la demande de technologies matérielles et logicielles appliquées aux STIC (Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication) impose : De mieux maîtriser la Sûreté et la Fiabilité des systèmes Outils et méthodes de développement (passage de l’état « artisanal » actuel à des modes de production « industriels », sans rupture de culture d’entreprise) Étude d’architectures de systèmes intégrant ces contraintes (testabilité, fiabilité, redondance,…) De proposer des systèmes performants très fortement intégrés Adéquation Architecture Algorithmes (prise en compte des contraintes de coût, performances, consommation, environnement, portabilité). Dans ce domaine, la limitation de la qualité des services est importante, ce qui amène à des nécessaires ruptures technologiques pour atteindre les performances souhaitées par le grand public Programme Systèmes Embarqués

Systèmes embarqués : Axes de recherche 2002 62 salariés CEA 13 Thésards + p- docs Budget : 6,3 M€ Ressources : 4,8 M€ Brevets : 26 Systèmes embarqués : Axes de recherche Outils Logiciels Marché SE en G$ 70 croissance > 20 % 60 50 40 30 20 10 Architectures 1996 1998 2000 2002 2004 Capteurs de perception intelligents

Un positionnement stratégique END – USER « Utilisateurs de Technologies » Équipementiers - Fondeurs Éditeurs Logiciels … Propriété Industrielle + RTB Approche Système Faisabilité sur les verrous technologiques Développement technologique (prototype) CEA Recherche Technologique

1/ Outils logiciels Objectif : offrir des gains de productivité dans le développement du logiciel et dans la maîtrise du cycle de vie :  passer de l’état artisanal actuel à des modes de production industriels, sans rupture de culture Coût des logiciels embarqués M$ (source BCC) 1996 1998 2000 2002 2004

Outils logiciels Méthodes et outils pour maîtriser la compléxité et la sûreté des systèmes Des compétences issues du Nucléaire … le SPIN (Système de Protection Intégré Numérique) est un système critique opérationnel depuis 82 Le nucléaire civil est un secteur industriel qui a introduit les Systèmes Programmés pour assurer la sûreté de ses installations dès 82. SPIN (Système de Protection Intégrée Numérique), Merlin-Gérin : surveille de façon cyclique (50ms) l’état du réacteur, et déclenche l’alarme dès qu’il détecte que l’on sort du domaine « normal » de fonctionnement. 60 µP travaillent selon une architecture redondante pour effectuer cette tâche critique (diagnostic critique pour la sûreté). Le CEA / LIST a développé CLAIRE, un outil de test système transféré à Duons-Systèmes

Outils logiciels Thèmes de recherche : Génération de scénarii de test à partir de langages d’automates communicants, Modélisation de systèmes de composants logiciels, Génération de code exécutable, Analyse statique de code, Analyse dynamique de code exécutable… L’utilisateur reste dans son contexte de travail avec ses outils de spécifications . Agatha est un technique formelle et on obtiens des automates en parallèle. Le nombre d’automates peut devenir très coûteux en temps de calcul. Agatha fait une analyse de l’arbre d’exécution avec une génération automatique des test pour vérifier les blocages et passer dans toutes les boucles de la spécification. A ce jour on ne teste pas les algos.  Maîtrise de la Sûreté de fonctionnement des Systèmes Complexes

Méthodes et outils pour la conception et la sûreté des Systèmes AGATHA, GaTeL, TAO Analyse statique et dynamique Spécification / modélisation de composants temps réel ACCORD Analyse dynamique de code et systèmes Conception et mise en œuvre de systèmes critiques de composants temps réel CLAIRE Analyse statique de code OASIS CAVEAT Exécutifs temps réel Sûrs. Systèmes d’exploitation répartis Les outils développés se situent à toutes les étapes du cycle de développement en V : Spécification Vérification validation Conception Intégration Codage Deux types d’outils d’analyse : Analyse statique : le logiciel est analysé par l’étude de son listing, les propriétés sont donc indépendantes de la plate forme d’exécution Analyse dynamique : le logiciel est analysé en même temps que le système sur lequel il va tourner (émulation de processeur) Analyse statique du code: analyse du comportement dynamique du code, aspect TR, Pt de synchro, comm par message, fonctionnement cyclique temporisé AIRBUS PSA DASSAULT AREVA EDF SOFTEAM, TNI, RATIONAL THALES

2/ Architectures Du système au silicium : - Conception de calculateurs embarqués à haut niveau d’intégration Adéquation Architecture Algorithme - Conception de systèmes durcis aux environnements extrêmes Architectures optimisées grâce aux liens entre le hard le soft et la technologie Calculateur dédié application Architectures Redondantes, Tolérance aux fautes, SAGEM (Symphonie) BULL (FAME, CryptoSoC) DGA, THALES STM, ATMEL Calculateur d’analyse d’images IR du Rafale

3/ Capteurs de vision intelligents Modélisation 3D précise de l’environnement à partir de capteur à faible coût (précision 10-5 à partir de capteur faible résolution 640X480) Méthode : algorithme de localisation sub-pixellique des indices visuels => 3 brevets verrous ICAM – STM, ATMEL SAVE-U – détection de piétons, FAURECIA Start-up Calcul de la correspondance entre l’indice visuel et la mesure réelle sur le capteur Enjeux : capteurs de vision intelligents faible coût vidéo-surveillance, assistance conduite, Biométrie, Identification

Plate-forme ouverte de recherche sur les technologies numériques Platenum C’est l’exemple du projet de plate-forme sur lequel nous portons l’effort principal en ce moment. Mais, il y a aussi d’autres projets de plates-formes auxquelles participera le List : plate-forme des technologies des nanomatériaux ; instumentation Plate-forme ouverte de recherche sur les technologies numériques

Nouvelles Connaissances Nouvelles Technologies TROIS RECHERCHES RECHERCHE SCIENTIFIQUE RECHERCHE TECHNOLOGIQUE RECHERCHE INDUSTRIELLE Nouvelles Connaissances Nouvelles Technologies Nouveaux Produits Publications Brevets (Nouveaux composants Technologiques) Marché

SIGNATURE DE L’ILE DE FRANCE RECHERCHE SCIENTIFIQUE RECHERCHE TECHNOLOGIQUE RECHERCHE INDUSTRIELLE Chercheurs 2 126 Chercheurs 21 331 Chercheurs 34 988 Source OST 2000

Partenaires industriels Partenaires technologiques sectoriels La naissance d’un pôle européen de technologies numériques en Ile-de-France PCRI - Informatique avancée Partenaires industriels Partenaires technologiques sectoriels Platenum - Des projets innovants pour l’industrie VALCIM - Tera Calcul Simulation

Software Intensive Systems Intelligent Manufacturing Systems PLATENUM : Trois thèmes de recherche Software Intensive Systems Embedded Systems Intelligent Manufacturing Systems Interactive • Software Intensive Systems : Systèmes à logiciel prépondérant • Embedded Systems : Systèmes embarqués • Interactive Systems : Systèmes interactifs • Intelligence Manufacturing Systems : Systèmes intelligents de production

Concept de la plate-forme Une plate-forme de recherche technologique pour des projets innovants Ouverte aux acteurs de la recherche et de l’industrie Accueillant des start-up dans un incubateur Accompagnant les PME par des services à l’innovation Apportant des formations diplômantes et continues

Maison des Technologies Numériques PLATENUM : Espaces de la plate-forme ESPACE R & D (14 000 m²) Espace Incubation (2 000m2) Espace Formation (1 000 m2) Maison des Technologies Numériques (2 000 m2)

Espace de R&D Planning Espace R & D Développer l’innovation industrielle Planning Projets Recherche/ Industrie Acquis: Equipes CEA et LRP (Paris VI et CNRS) Atelier de réalité virtuelle 2003 : acquisition d’un visiocube 2004: Accueil des équipes sur intégration et contrôle des systèmes 2005: Accueil des équipes sur systèmes embarqués Verrous technologiques Espace R & D Brevets Création d’activités

Espace incubation Planning Espace incubation Dynamiser la création d’entreprises Accueil des start-up Planning Acquis: partenariat IFSI, 2 start-up en incubation 2003 : financement de 1000 m² demandé au CG 92, accueil de 4 start-up 2005: financement de1000 m² supplémentaire demandé au CG92 2006: 6 start-up en incubation par an Disponibilité de locaux et moyens Espace incubation Proximité avec l’espace R & D Accés aux services de l’incubateur Formation des créateurs

Maison des technologies numériques Ingénierie de l’innovation Espace d’animation et d’aide à l’innovation Accueil Acquis: équipe de spécialistes de l’innovation 2003 : représentation ANVAR 2005: renforcement de l’équipe par les partenaires Planning Club Partenaires Observatoire Maison des technologies numériques Ingénierie de l’innovation Communication

Bâtiments provisoires Infrastructures 2002 2003 2004 2005 2006 2 600 m² 6 500 m² 12 500 m² Bâtiments provisoires Platenum Acquis : Mise en place des bâtiments provisoires. 2003/2004 : 1ère tranche de travaux 2004/2006 : 2nde tranche de travaux PLANNING

Platenum – Dates clés 2002 : Conception et négociations 2003 : Début des travaux 2003 - 2005 : Montée en puissance 2006 : Platenum pleinement opérationnel

PLATENUM : Effectifs scientifiques