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Projet européen

6/02/2017

Proxima : vers des processeurs plus sûrs

Le programme européen de recherche Proxima a mobilisé plusieurs dizaines de chercheurs de centres spécialisés (Inria, Barcelona Supercomputing Center), de laboratoires universitaires (Padoue, York) ou industriels (Rapita Systems, Airbus). Il a permis d’améliorer la prédictibilité des processeurs qui doivent assurer un fonctionnement en temps réel des programmes. 

Dans la vie de tous les jours, lorsque l’on est sur son ordinateur et que l’on clique sur un programme, il arrive qu’il ne s’exécute pas tout de suite. Nous patientons quelques secondes ou minutes et cela n’a guère de conséquences. Mais certaines situations mettent en cause la sûreté : quand le programme gère en temps réel le pilotage automatique d’avions ou le freinage ABS de voitures, il n’est pas envisageable d’attendre…

Les constructeurs ont longtemps évité ces problèmes de retard dans l’exécution des programmes en augmentant la puissance ainsi que le nombre de processeurs. Cependant, impossible de rajouter indéfiniment des composants informatiques dans les voitures, avions, trains ou robots. Les processeurs de dernière génération très puissants dotés de plusieurs cœurs ("core ") sont en effet  devenus trop complexes  pour que les constructeurs puissent  estimer correctement le temps d’exécution des programmes. Or l’estimation de ce temps est critique pour s’assurer de la fiabilité des logiciels qui doivent opérer en temps réel.

Jusque récemment, les industriels estimaient ce temps d’exécution  en recourant à des méthodes qui envisageaient de manière identique tous les scénarios, y compris les pires et les moins probables. « Mais cela  revenait pour un voyageur en partance pour un week-end à Nice en avril à regarder toutes les hypothèses de températures des cent dernières années et à s’équiper en parant à toutes les éventualités. S’il apprend qu’il a neigé une seule fois en un siècle, il va donc prendre son anorak. Et sachant qu’il a pu  faire certaines  années très froid ou très chaud  en avril, notre voyageur finira par partir avec trois valises, ce qui est ingérable  », explique Liliana Cucu-Grosjean, chercheuse de l’équipe Aoste au centre Inria de Paris, qui a participé au projet Proxima.

Le programme européen de recherche Proxima qui s’est déroulé de 2013 à 2016  a permis de trouver un compromis entre ces deux risques : d’une part, le risque de défaillance d’un processeur "basique" dont la puissance insuffisante rallongerait le temps d’exécution. D’autre part, le risque lié à des processeurs très puissants mais trop complexes pour que l’on puisse estimer correctement dans des circonstances critiques le temps d’exécution des programmes qui les embarquent. « Plus un microprocesseur compte de cœurs, plus il a de puissance de calcul mais plus il devient difficile d’estimer le risque d’occurrence d’une faute temporelle susceptible de poser un problème de prédictibilité », précise  Liliana Cucu-Grosjean.

Pour sortir de ce dilemme, les chercheurs du programme Proxima ont imaginé une approche novatrice et différente basée sur les probabilités : en étudiant les scénarios les plus probables, on parvient à simplifier l’estimation des temps d’exécution des programmes nécessaires à l’exécution de fonctions critiques. Les travaux de Proxima intéressent au plus haut point le secteur des transports. L’aéronautique en premier lieu, mais aussi de plus en plus  les constructeurs automobiles car l’informatique embarquée prend une part croissante dans les voitures qui circuleront bientôt sans chauffeur sur les routes. Finalement, Proxima a posé les fondations pour la conception de systèmes informatiques plus simples, plus robustes et moins coûteux tout en préservant la sûreté des véhicules qui les embarquent.


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