Nouvelle formation, ouverte depuis 2008

Les systèmes embarqués (SE) sont des systèmes de traitement de l’information installés dans des équipements usagers (voitures, avions, ..) ou domestiques (multimédia, communications, ..). Les évolutions technologiques leur donnent une importance sans cesse croissante, ce sont des outils stratégiques pour la conception des grands équipements, et les facilités de communication les rendent ‘pervasifs’.

Travailler dans le domaine des systèmes embarqués, c’est d’abord se préparer à assumer des évolutions techniques, applicatives qui vont se poursuivre encore longtemps. C’est aussi situer sa formation sur un plan méthodologique (« apprendre à concevoir des méthodes»), plus que technique (« utiliser des règles de conception »). Ceci implique la connaissance et la compréhension des processus de conceptions, passés ou futurs, et l’analyse critique des outils que l’on manipule ou que l’on crée. L’orientation de la formation proposée à l’UBO est appuyée sur des activités de recherche internationales dans le domaine des SE, mais aussi tournées vers les nouvelles technologies d’intégration.

Contact : Jalil.Boukhobza@univ-brest.fr

Objectifs pédagogiques

Le profil pédagogique de la formation est d’abord généraliste, centré sur la discipline informatique dans ses aspects langage et compilation, systèmes, algorithmes et programmation. Ces aspects sont complétés par des enseignements disciplinaires tournés vers la conception d’outils en général, la synthèse, les systèmes intégrés dans leurs aspects logiciels, l’arithmétique des ordinateurs, les applications multimédia. Il s’agit d’un enseignement tourné vers les méthodologies plus que les techniques, préparant à la fois à la recherche, académique ou industrielle, et aux activités relevant de la compétence d’ingénieur spécialisé pour les systèmes embarqués.

Objectifs professionnels

Ce Master Logiciels pour Systèmes Embarqués couvre des besoins de formation diagnostiqués par des études d’organisations professionnelles (SYNTEC) et scientifiques (RNTL) en informatique. Ces études établissent une cartographie des activités dans un domaine en fort développement et dont les résultats sont critiques pour d’autres secteurs tels que les transports, l’aéronautique, l’automobile. La croissance en terme d’emplois est estimée à plus de 10000 ingénieurs spécialisés par an. La figure qui suit présente les aspects thématiques de ce parcours et les domaines qui seront couverts à l’UBO.

(d’après http://rntl.org, Mars 2007)
Les objectifs sont de préparer les étudiants à intervenir en tant qu’ingénieurs de Recherche et Développements chez les acteurs intervenant sur les outils logiciels ou applications pour l’embarqué. Les systèmes embarqués sont ici qualifiés comme des systèmes sur puce, ou fortement intégrés tels qu’ils sont utilisés dans les dispositifs mobiles, ou pour le contrôle de mécanismes ou processus. On sait que les contraintes pesant sur la conception sont très importantes : compacité, sécurité, consommation, en sont des exemples. Les enseignements informatiques plus traditionnels sont éloignés de ces préoccupations que l’on retrouve également dans les efforts de recherche actuels.
Les étudiants souhaitant se réserver la possibilité d’une inscription en thèse pourront bénéficier d’un encadrement spécifique préparant à la recherche (stage en laboratoire, études bibliographiques, exposés et rapports de recherche).

Partenariats

La formation s’appuie sur un réseau de recherche académique et industrielle. Localement il s’agit de l’unité CNRS Lab-STICC commune à l’UBO, l’UBS et Telecom-Bretagne. Les partenariats de recherche concernés par le M2 Systèmes Embarqués incluent des laboratoires de grands groupes industriels tels que Thomson (Rennes), STMicroelectronics (Grenoble), Thales (Palaiseau), et des PMEs innovantes telles que Geensys (Brest) ou IXSea (Brest). Plusieurs de ces laboratoires se sont formellement engagés en faveur de cette formation et proposeront stages ou formations.
Par ailleurs la formation de Master bénéficiera aussi des partenariats de recherche internationaux des enseignant-chercheurs encadrants, notamment en Allemagne, Espagne, Italie, Etats-Unis.

Contenu des enseignements

Le M2 Logiciels pour Systèmes Embarqués bénéficie des enseignements donnés en M1 informatique à l’UBO. Ces enseignements procurent une base solide en compilation, systèmes distribués, développement objets, parallélisme, architectures et langages, algorithmique.

Programme détaillé du Master 2

Semestre 9

DOP  :

Descriptions et outils physiques Représentations abstraites des structures matérielles régulières. Rôle des modèles objets et grammaticaux, en général, et dans les outils de CAO, en particulier. Algorithmes de placement et routage, floor planning. Conception des librairies et macro composants. Exemples applicatifs et travaux pratiques  : circuits reconfigurables (FPGA) à grain fin et grossier, hiérarchies de circuits, circuits de communications (bus, réseaux) et mémoires.
TD et TP permettant d’appréhender la structure d’outils de CAO commerciaux, et prospectifs.

SIG  :

Langage et compilation pour les systèmes intégrés à grande échelle
Modèles d’exécution, modèles de programmation et langages en regard des architectures de systèmes intégrés et massivement parallèles (tableaux, multi-cœurs) : Streams, Graphes flot de données, Processus communiquant, FSM.
Compilation pour le calcul à haute performance : analyse de dépendance, algorithme d’Allen et Kennedy, optimisation du degré de parallélisme, optimisation de la localité des données en mémoire, optimisation de l’allocation de mémoire, ordonnancement et allocation de tâches, approches polyédrales
En TD et TP, pratique de chaînes de développement pour l’intégration au niveau système des composants matériels nécessitant de l’outillage avancé (compilation croisée, reconfiguration dynamique).

MA  :

Multimédia et applications intégrées
Multimédia : codage audio, traitement audio, codage video, traitements graphiques et vidéo, structure et prise en charge des streams multimedia (DVB, quicktime, ...)
Réseaux et communications : turbo-décodeur, correction d’erreurs, cryptographie, protocoles pour les réseaux sans fils mobiles

OSM  :

OS pour le matériel embarqué
L'objectif de ce cours est de présenter des aspects avancés des systèmes d'exploitation pour l'embarqué et de donner des éléments sur leurs mise en œuvre.
Ce cours est présenté selon trois axes:
- 1er axe: étude approfondie des fonctionnalités des systèmes d'exploitation et de leurs mise en œuvre sur des systèmes existants (Linux embarqué, VxWorks, JBED, etc.)
- 2ème axe: Programmation système sur des OS embarqués.
- 3ème axe: construction d'un système d'exploitation pour l'embarqué à partir de Linux.

SNS  :

Synthèses numériques et symboliques
Représentation abstraite des nombres, des symboles et des opérations. Flot de synthèse comportementale ou structurelle vers les circuits, interaction entre la compilation des expressions et la synthèse logique. Applications aux arithmétiques courantes et aux corps finis.
Synthèse d’architectures spécialisées : ordonnancement de calculs, allocation de ressources, mise en oeuvre du contrôle, synthèse systolique

VES  :

Vérification, émulation et simulation
Vérification  : langages d’assertion. Test  : génération automatique de patterns, vérification de modèles, preuves d’équivalence. Simulation  : par cycle, par évènement, ou flot de données. Evaluation de la complexité.
En application, fonctionnalités des compilateurs et simulateurs pour VHDL et SystemC.

Semestre 10

TEM  :

Technologies émergentes et méthodologies
Cycle de conférences au titre de l’initiation à la recherche sur des points tels que les nouvelles technologies, les projets logiciels et architecturaux, etc... Cycle de conférences en terme d’apport de professionnels experts, sur des aspects industriels : outils techniques et méthodologies, standards, projets et gestion de projet, aspects économiques ...

PRO  :

Projet d’application et/ou d’étude de cas
1 mois en laboratoire sur un sujet comportant des aspects développement, rapport pouvant intégrer une étude bibliographique, et présentation orale. Mises en pratique aval fondées sur un ou plusieurs cours, associées à un cas pratique ou une étude scientifique. Les sujets sont au choix et peuvent venir de contextes industriels ou recherche.

ST  :

Stage long.
En entreprise, ou laboratoire de recherche (public ou industriel). 4 à 6 mois, rapport de l’ordre de 40 pages, et présentation orale.

Pré requis, conditions d’admission

Le module d’adaptation optionnel a pour but de faciliter les intégrations dans le Master Systèmes embarqués.

Certains modules seront ouverts et proposés à d’autres formation de Master à l’UBO et à ses partenaires afin de favoriser des interactions inter disciplinaires, en vue de la recherche en particulier.