Browsing by Author "Boutekkouk, Fateh"

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    A cellular automaton based approach for real time
    (Springer, 2015) Boutekkouk, Fateh
    Real Time Embedded Systems are becoming ubiquitous. Since these systems have autonomous batteries, their design must minimize power consumption in order to extend batteries life time. On the other hand, Cellular Automaton (CA) appears a good choice to simulate the future behavior of complex dynamic and parallel systems. Due to some intrinsic characteristics such as neighborhood and local transitions, CA can exhibit some complex behaviors. In this work, we apply CA to model the well known problem of Real time scheduling and eventually to optimize the power consumption of a Real time multicores embedded system with periodic tasks. CA algorithm is focused on the so-called technique: Dynamic Voltage Scaling (DVS). The proposed CA is a 2D grid.
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    Aide à la conception des systèmes embarqués intelligents
    (Université d'Oum El Bouaghi, 2025) Mecibah, Zina; Boutekkouk, Fateh
    De nos jours, de nombreux systèmes embarqués (SEs) doivent s'adapter automatiquement en cours d'exécution pour répondre aux conditions changeantes ou aux exigences évolutives, nécessitant ainsi la capacité d'auto-adaptation. Cette catégorie de SEs est largement utilisée dans des secteurs tels que les maisons intelligentes, les systèmes automobiles, les réseaux de communication, la surveillance environnementale, et bien plus encore. Malgré sa prévalence, les recherches sur la conception de haut niveau des systèmes embarqués auto-adaptatifs (SEAA) restent limitées, en particulier dans le domaine de l'ingénierie des exigences (IE). De plus, il n'existe actuellement aucune référence établie pour guider le développement de l'IE spécifiquement pour les SEs. Notre recherche vise donc à: 1. Développer un métamodèle (MM4SAES) définissant les concepts essentiels et les relations à prendre en compte dans le développement des SEAAs en s'appuyant sur le modèle MAPE-K. 2. Proposer, sur la base de MM4SAES, un processus complet d'ingénierie des exigences pour les systèmes embarqués auto-adaptatifs (REP4SAES). Ce processus intègre trois approches clés de l'ingénierie des exigences pour les systèmes auto-adaptatifs : la mitigation des incertitudes à travers des exigences flexibles, la modélisation des exigences pour le comportement adaptatif (objectifs d'adaptation) en tant que méta-exigences (exigences concernant les exigences régulières du système), et l'examen des exigences pour le comportement fonctionnel des boucles de rétroaction. 3. Propose, durant la phase de spécification des exigences, un nouveau profil SysML nommé SysML4SAS visant à enrichir les diagrammes d'exigences et le diagramme de définition de blocs avec de nouveaux stéréotypes et relations. 4. Faciliter notre processus grâce à une suited'outils permettant de rationaliser et simplifier le flux de travail de l'ingénierie des exigences. In today's world, many embedded systems (ESs) need to adapt dynamically at runtime in response to changing conditions or evolving requirements, necessitating the capability for self-adaptation. This class of ES is widely used across sectors such as smart homes, automotive systems, communication networks, environmental monitoring, and more. Despite its prevalence, there remains limited research into the high-level design of self-adaptive embedded systems (SAES), particularly within the field of requirements engineering (RE). Additionally, no established references currently exist to guide RE development specifically for ES. Our research thus seeks to: 1. Develop a metamodel (MM4SAES) that defines the essential concepts and relationships to consider in the development of SAES based on MAPE-K. 2. Proposes, based on MM4SAES, a comprehensive requirements engineering process for self-adaptive embedded systems (REP4SAES). This process incorporates three key approaches to requirements engineering for self-adaptive systems: mitigating uncertainties through relaxed requirements, modeling requirements for adaptive behavior (adaptation goals) as meta-requirements (requirements concerning the system's regular requirements), and examining requirements for the functional behavior of feedback loops. 3. Proposes, during the requirements specification phase, a new SysML profile named SysML4SAS aimed at enriching requirement diagrams and the block definition diagram with new stereotypes and relationships. 4. Facilitate this process through a suite of tools that streamline and simplify the requirements engineering workflow. في عالم اليوم، تحتاج العديد من الأنظمة المدمجةإلى التكيف ديناميكيًا أثناء التشغيل استجابةً للظروف المتغيرة أو المتطلبات المتطورة، مما يستدعي القدرة على التكيف الذاتي. يُستخدم هذا النوع من الأنظمة المدمجة على نطاق واسع في مجالاتمتعددة مثل المنازل الذكية، أنظمة السيارات، شبكات الاتصال، مراقبة البيئة، وغيرها. و على الرغم من انتشارها، لا تزال الأبحاث حول التصميم عالي المستوى للأنظمة المدمجة ذاتية التكيفمحدودة، خاصة في مجال هندسة المتطلبات.علاوة على ذلك، لا توجد مراجع معتمدة حاليًا لتوجيه تطوير هندسة المتطلبات الخاصة بالأنظمة المدمجة. تهدف أبحاثنا إلى: 1. تطوير ميتاموديل (MM4SAES) يحدد المفاهيم الأساسية والعلاقات التي يجب مراعاتها في تطوير الأنظمة المدمجة ذاتية التكيف، وذلك بناءً على نموذج MAPE-K. 2. اقتراح عملية شاملة لهندسة المتطلبات للأنظمة المدمجة ذاتية التكيف (REP4SAES) تعتمد علىMM4SAES.تدمج هذه العملية ثلاث مقاربات رئيسية لهندسة المتطلبات للأنظمة ذاتية التكيف: التخفيف من الشكوك من خلال متطلبات مرنة، ونمذجة المتطلبات للسلوك التكيفي (أهداف التكيف) كمتطلبات فوقية (متطلبات تتعلق بالمتطلبات الاعتيادية للنظام)، ودراسة المتطلبات للسلوك الوظيفي لدورات التغذية الراجعة. 3. اقتراح خلال مرحلة تحديد المتطلبات، تعريف جديد لـSysMLيُسمى SysML4SAS يهدف إلى إثراء مخططات المتطلبات ومخطط تعريف الكتل بأنماط جديدة وعلاقات جديدة. 4. تسهيل هذه العملية من خلال مجموعة من الأدوات التي تبسط وتسهل سير عمل هندسة المتطلبات.
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    Discrete event simulation of embedded systems from graphical notations
    (IEEE, 2010) Boutekkouk, Fateh; Benmohammed, Mohamed
    In this paper, we present our approach for discrete event simulation of embedded systems. In our case, embedded systems are modelled via UML diagrams with some extensions. From UML diagrams a discrete event simulation model is generated. We use the latter model to estimate system performance.
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    Maude Specification Generation from VHDL
    (Springer, 2013) Boutekkouk, Fateh
    In this paper, we present our flow that permits Maude specification generation from VHDL code. Firstly, a XML like Intermediate Format (IF) is created showing VHDL structures and statements in a hierarchical form. This format is an abstraction of the original VHDL code. Secondly, a Maude code is generated from this IF. Both Hardware system Maude specification and properties are then passed to the Maude model checker for verification purpose. Our idea is thus to combine between VHDL simulation and Maude based formal verification capabilities for hardware systems validation. The impetus behind this cooperation between simulation and formal verification is to enable hardware designers to discover errors that could not be detected by VHDL discrete event simulator.
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    Optimisation de l'ordonnancement/allocation dans les systèmes embarqués distribués temps réel
    (Université d' Oum El Bouaghi, 2014) Oubadi, Soumia; Boutekkouk, Fateh
    La réalisation des systèmes embarqués temps réel qui sont devenus maintenant de grande importance et que l'on trouve dans plusieurs domaines, à savoir l'automobile, l'avionique, la robotique, etc. nous oblige à résoudre les problèmes d'allocation et d'ordonnancement temps réel pour des architectures multiprocesseurs hétérogènes et distribuées, en respectant des contraintes multiples de précédence, de temps, de ressources, etc. Dans ce travail, un mécanisme d'allocation et d'ordonnancement préemptif temps réel de tâches et de messages basé sur le critère du temps et de priorités est employé. Ce mécanisme doit garantir l'exécution de toutes les tâches périodiques et apériodiques du système sur l'architecture multiprocesseurs en respectant les relations de dépendances ainsi que les contraintes temporelles. La conception efficace de ces systèmes nécessite des méthodes puissantes et précises pour optimiser leurs performances. Pour cela, nous avons développé une nouvelle approche en faisant une hybridation entre les algorithmes génétiques et les principes de la mécanique quantique. Cette approche dite algorithme génétique inspiré-quantique, repose sur une représentation quantique pour le codage de l'espace de recherche. La particularité de cette approche est l'utilisation d'une population de taille nettement inférieure et la manipulation d'un nombre d'itérations raisonnable. L'obtention d'un meilleur ordonnancement de tâches est faite grâce aux opérateurs quantiques, qui sont basées sur des principes de l'informatique quantique comme la superposition d'états, et l'interférence. Les résultats expérimentaux ont montré une amélioration par rapport aux algorithmes génétiques classiques
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    Optimisation multiobjectif et son application aux problèmes bioinformatique
    (Université de Larbi Ben M’hidi-Oum El Bouaghi, 2021) Mahdi, Samir; Boutekkouk, Fateh
    L'activité de recherche de cette thèse s'inscrit dans deux thèmes principaux : l'optimisation multiobjectif et la bioinformatique. Nombreux problèmes rencontrés en bioinformatique peuvent être formulés comme problèmes d'optimisation. L'approche multiobjectif apporte de nombreux avantages aux biologistes en termes de qualité et de choix de la solution à retenir. Il s'agit d'une part, de tirer parti de l'aspect contradictoire des objectifs pour parvenir à un bon compromis (un équilibre) améliorant la qualité (biologique) des solutions et, d'autre part, la possibilité d'obtenir plusieurs solutions en une seule exécution donnant ainsi plus de choix au décideur pour des solutions biologiquement significatif. Dans cette thèse, nous allons établir un état de l'art décrivant l'avantage de l'application potentielle de l'optimisation multiobjectif dans différents problemes de bioinformatique. Comme étude de cas, nous avons choisi le problème le plus traité en bioinformatique : L'alignement multiple de séquences (MSA). Le but est de préciser les différentes problématiques, de proposer de nouveaux schémas de résolution et de valider les méthodes développées sur des benchmarks. La motivation principale de ce travail de recherche est de contribuer au développement des algorithmes d'optimisation multiobjectif de façon à rendre leur application aux problèmes bioinformatique la plus efficace possible en temps de calculs (raisonnable), en qualité de solutions produites et pouvant traiter des problèmes de grande tailles. Nous nous sommes intéressés au développement de méthode hybride méta-exacte. Nous avons conçu une méthode de recherche locale GPLS qui fonctionne sur les positions des gaps pour améliorer tous les descendants produits par NSGA-II : l'algorithme de référence d'optimisation multiobjectif. Pour augmenter la précision de l'algorithme produit M-NSGA-II, nous allons appliquer l'algorithme exact de Needleman et Wunsch sur des sous-alignements de quelques solutions du front de Pareto. يندرج النشاط البحثي لهذه الأطروحة تحت موضوعين رئيسيين: التحسين متعدد الأهداف والمعلوماتية الحيوية. يمكن صياغة العديد من المشكلات التي تمت مواجهتها في المعلوماتية الحيوية على أنها مشكلات تتعلق بالتحسين يجلب النهج متعدد الأهداف العديد من المزايا لعلماء الأحياء من حيث الجودة واختيار الحل الذي سيتم اعتماده. يتضمن ذلك، من ناحية، الاستفادة من الجانب المتناقض للأهداف للوصول إلى حل وسط جيد )توازن( تحسين الجودة )البيولوجية( للحلول، ومن ناحية أخرى، إمكانية الحصول على عدة حلول واحدة. وبالتالي، فإن الحلول تعطي مزيدًا من الخيارات لصانع القرار للحصول على حلول ذات مغزى بيولوجيًا. في هذه الأطروحة، سننشئ حالة من الفن تصف ميزة التطبيق المحتمل للتحسين متعدد الأهداف في مشاكل المعلوماتية الحيوية المختلفة. كدراسة حالة، اخترنا المشكلة الأكثر مناقشة في المعلوماتية الحيوية: محاذاة التسلسل المتعدد )MSA(. الهدف هو تحديد القضايا المختلفة، واقتراح مخططات حل جديدة والتحقق من صحة الأساليب التي تم تطويرها على أساس المعايير. الدافع الرئيسي لهذا العمل البحثي هو المساهمة في تطوير خوارزميات متعددة الأغراض لجعل تطبيقها على مشاكل المعلوماتية الحيوية بأكبر قدر ممكن من الكفاءة من حيث الوقت الحسابي )المعقول(، كحلول منتجة وقادرة على التعامل مع المشاكل الكبيرة. الأحجام. نحن مهتمون بتطوير الطريقة exacte-meta الهجينة. لقد صممنا طريقة بحث محلية لـ GPLS تعمل على مواضع الفجوات لتحسين جميع الأحفاد التي تنتجها II-NSGA: خوارزمية التحسين المعيارية متعددة الأهداف. لزيادة دقة خوارزمية منتج II-NSGA-M، سنطبق الخوارزمية الدقيقة لـ Needleman و Wunsch على المحاذاة الفرعية لبعض حلول .front Paret
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    Simulation bassé agents des protocoles de communication des systèmes embarqués distribués temps réel pour l'automobile
    (Université d' Oum El Bouaghi, 2014) Zaidi, Sofiane; Boutekkouk, Fateh
    Dans ce mémoire nous présentons notre approche pour la modélisation et la simulation des services de base des protocoles TTP et FlexRay pour les systèmes embarqués distribués temps réel de l'automobile, tels que l'initialisation du cluster, l'appartenance et l'acquittement, la synchronisation d'horloges, l'envoi et la réception des messages, la détection et le traitement d'erreurs pour le protocole TTP, et le processus de réveil des noeuds du cluster, l'initialisation du cluster, la synchronisation d'horloges, l'envoi et la réception des messages dans les segment statique et dynamique pour le protocole FlexRay. Chaque architecture du protocole TTP ou FlexRay proposée est modélisée à l'aide de la méthodologie O-MaSE sous forme d'un système multi-agent et implémentée sous la plateforme Jade. Nous développons une ontologie Jade et un environnement qui offrent une interprétation automatique des différents champs de la trame (TTP et FlexRay) et de simuler les services de base de ces deux protocoles respectivement
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    System level energy consumption optimization in network on chip (NoC) for mulimedia applications
    (Université d' Oum El Bouaghi, 2017) Belkebir, Djalila; Boutekkouk, Fateh
    Aujourd'hui, avec l'avènement de nouvelles technologies d'intégration à très grande échelle, les réseaux sur puce sont considérés comme une solution prometteuse, offrant des coûts réduits et une haute flexibilité et performance par rapport aux systèmes sur puce à bus. Cependant, les applications multimédia actuelles intégrées sont de plus en plus de calcul intensif en raison du grand nombre de fonctions intégrées. Ces applications sont souvent mappés sur des systèmes mobiles qui doivent fonctionner à faible consommation d'énergie, mais l'accent est non pas mis sur la mise en oeuvre d'une seule application sur des plates-formes multi-coeurs, mais en utilisant une seule puce qui prend en charge des scénarios multi-applications ainsi que les stratégies du mapping projetant les tâches d'application sur la puce devraient réduire au maximum la consommation d'énergie sous contraintes temporelles. En effet, les algorithmes génétiques sont largement utilisés pour résoudre des problèmes complexes pour leurs mises en oeuvre faciles et la réalisabilité de l'optimum global avec une solution approchée correcte, mais les algorithmes évolutionnaires inspirés de la quantique ont surpassés les algorithmes évolutionnaires classiques pour leurs capacités de résoudre des problèmes complexes dans un temps polynomial est d'équilibrer entre l'exploration et l'exploitation de l'espace de solution et obtenir également de meilleures solutions, même avec une petite population. De l'autre coté, les automates cellulaires sont des systèmes dynamiques où l'une de leurs principales caractéristiques est la règle de transition qui est représentée par une structure très simple, mais le résultat de leurs comportements globaux peut être très complexe. La simplicité des automates cellulaires et le modèle mathématique rigoureux sur lequel sont fondés sont les raisons d'être fortement favoris pour être utilisé dans les systèmes complexes et en particulier dans les réseaux sur puce, où un grand nombre de processeurs sont intégrés sur une seule puce qui devrait supporter un débit élevé, une faible latence et une communication de données sous contraintes temporelles et énergétiques. Pour cela, dans le contexte de notre thèse, nous étudions comment les algorithmes génétiques quantiques peuvent évoluer les automates cellulaires pour optimiser la consommation d'énergie pour les applications multimédia sur réseau sur puce à topologie Mesh 2D où chaque règle de transition représente un chromosome qui permet une programmation automatique des nouvelles règles de transition. Nous montrons que les automates cellulaires évolutionnaires quantiques est une technique favorable qui stimule le processus de découverte de règles efficaces qui conduisent à une meilleure fonction de fitness. Dans notre travail, nous nous somme intéressés par l'optimisation de la consommation d'énergie dynamique bien que l'estimation prenne en compte la consommation d'énergies dynamique et statique
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    The Development of reliable routing algorithms for network on chip
    (Univérsité Oum El Bouaghi, 2020) Touati, Habib Chawki; Boutekkouk, Fateh
    With the ability to embed hundreds of cores on a single chip, solving communication related issues became of paramount importance. Bus-based architectures have been predominantly used as the principal interconnect for Systems on Chip, nonetheless, their complexity increases drastically with the integration of a large number of cores and traffic saturation happens rather quickly. Crossbars have equally served as on-chip interconnects, yet they still scale poorly, requiring a large area footprint while consuming high amounts of energy. To overcome the limited scalability of the aforementioned interconnects and in order to tackle the complex problems and demands of future System on Chip designs, as well as the numerous communication challenges such as wiring complexity, communication delays and power consumption, Network on Chip was proposed. Inspired by the great success of switch-based networks and packet-based communication, wherein cores are interconnected via bidirectional channels and exchange data in the form of packets, transmitted by means of routers. It alleviates some of the major issues of bus-based systems, such as scalability, modularity and reusability. The backbone of the communication fabric is the routing algorithm, which is in charge of forwarding data packets along the most appropriate routes to their eventual destination. It plays a vital role confronting numerous issues that contribute to performance deterioration. Congestion happens to be one of the predominant problems that contribute to the obstruction of data packets and the increase of communication delays. The most effective way to limit its impact is through the implementation of a reliable, congestion aware routing algorithm, capable of adapting to the ever-changing congestion conditions of the network and able to select the less congested routes for the transmission of data packets. In this thesis, we analyze and evaluate the performance of an extensive list of on-chip routing schemes and extract the features that we believe are most beneficial in the design of reliable, congestion-aware routing algorithms for Network on Chip. We then present our novel congestion propagation network, which enables a global view that will be exploited by our proposed minimal fully adaptive, congestion aware routing algorithms for mesh-based Network on Chip. The algorithms strike a balance between locally and globally congestion aware routing, in that they do not rely solely on local congestion information nor on irrelevant global congestion, while still offering a fair comparison along the entire way of data packets. For that, we propose a weight distribution technique as well as a categorization protocol based on the congestion levels of network nodes. The various experimental results highlight the proposed algorithms' effectiveness over state of the art on-chip routing algorithms with regard to average packet latency and average accepted packet rate, under the different system configurations. مع القدرة على دمج مئات النوى في شريحة واحدة، أصبح حل المشكلات المتعلقة بالاتصال ذا أهمية قصوى داخل الأنظمة القائمة على الرقاقة. تم في السابق استخدام العديد من البنى الأساسية للربط بين الأنوية، ولكن تعقيدها يزداد بشكل كبير مع تزايد عدد النوى حيث تتشبع بسرعة كبيرة، كما أنها تتطلب مساحة كبيرة وتستهلك كميات كبيرة من الطاقة. للتغلب على قابلية التوسع المحدودة للبنيات الأساسية المذكورة أعلاه ومن أجل معالجة المشاكل المعقدة ومتطلبات تصميمات الأنظمة المستقبلية، بالإضافة إلى تحديات الاتصال العديدة مثل تعقيد الأسلاك ووقت الاستجابة واستهلاك الطاقة، تم اقتراح الشبكات القائمة على الرقاقة. مستوحاة من النجاح الكبير للشبكات القائمة على التبديل والاتصالات القائمة على الحزم، حيث يتم ربط النوى عبر قنوات ثنائية الاتجاه ويتم تبادل البيانات في شكل حزم يتم إرسالها عن طريق أجهزة التوجيه. تقوم بالتخفيف من بعض المشكلات الرئيسية للأنظمة التقليدية، مثل قابلية التوسع والنمطية وإعادة الاستخدام. العمود الفقري لنسيج اتصالات الشبكة هو خوارزمية التوجيه، حيث أنها المسؤولة عن توجيه حزم البيانات على طول المسارات الأكثر ملاءمة إلى وجهتها النهائية. تلعب خوارزميات التوجيه دورا حيويا في مواجهة العديد من المشكلات التي تساهم في تدهور الأداء. يعتبر الازدحام أحد الأسباب الرئيسية لذلك، حيث يساهم في إعاقة حزم البيانات وزيادة زمن الوصول الإجمالي. الطريقة الأكثر فعالية للحد من تأثيرها هي من خلال تنفيذ خوارزمية توجيه موثوقة، قادرة على التكيف مع ظروف الازدحام المتغيرة باستمرار وقادرة على تحديد المسارات الأقل ازدحاما لنقل حزم البيانات. في هذه الأطروحة، نقوم بتحليل وتقييم أداء قائمة واسعة من خوارزميات التوجيه كما نقوم باستخراج الميزات التي نعتقد أنها الأكثر فائدة في تصميم خوارزميات توجيه موثوقة ومتكيفة تماما ومدركة للازدحام في الشبكات القائمة على الرقاقة. نقدم بعد ذلك شبكة نشر معلومات الازدحام الخاصة بنا والتي تتيح رؤية شاملة يتم استغلالها فيما بعد من طرف خوارزميات التوجيه المقترحة. هذه الأخيرة لا تعتمد على معلومات الازدحام المحلي فقط ولا على الازدحام الشامل الغير ذي الصلة وتوفر إلى حد ما حلا وسطا بينهما، مع ضمان مقارنة عادلة على طول الطريق الكامل لحزم البيانات. نقوم كذلك باقتراح تقنية لتوزيع الأوزان بالإضافة إلى بروتوكول تصنيف عقد الشبكة بناءً على مستويات الازدحام. تبين النتائج التجريبية المختلفة فعالية الخوارزميات المقترحة بالمقارنة مع الخوارزميات الأخرى بناء على متوسط زمن انتقال الحزم ومعدل الحزم المقبول.
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    UML modeling and formal verification of control/data driven Embedded Systems
    (IEEE, 2009) Boutekkouk, Fateh; Benmohammed, Mohamed
    In this paper, we present our approach for UML based modeling of control/data driven Embedded Systems. In our case application is presented as a network of hierarchic data driven and control driven tasks that communicate via abstract channels. Hardware platform is modeled as UML structure diagram. Mapping of application on hardware platform is modeled through UML constraints. From UML models, a Maude specification is generated. We use this formal specification to formally validate system functionality against some undesirable properties and to estimate system power consumption at a high level of abstraction.