Formation d ingénieur Département Informatique & Mathématiques Appliquées Programme de deuxième année

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1 2 e année Département Informatique & Mathématiques Appliquées Année universitaire juin 2012 Formation d ingénieur Département Informatique & Mathématiques Appliquées Programme de deuxième année Année universitaire Unité d Enseignement responsable semestre Tronc commun Intergiciels D. Hagimont 7 Systèmes concurrents P. Quéinnec 7 Bases de connaissances F. Evrard 8 Génie du logiciel et des systèmes M. Pantel 7 Graphes et recherche opérationnelle F. Evrard 7 Optimisation D. Ruiz 7 Sciences Humaines Sociales et Juridiques S7? 7 Sciences Humaines Sociales et Juridiques S8? 8 Parcours informatique Méthodes formelles X. Thirioux 8 Architecture des ordinateurs II R. Guivarch 8 Sémantique et traduction des langages M. Gandriau 8 Systèmes temps réel et multimédia JL. Scharbarg 8 Parcours imagerie et multimédia Image, modélisation et rendu P. Marthon 8 Traitement des données audio-visuelles V. Charvillat 8 Éléments d analyse numérique G. Morin 8 Systèmes temps réel et multimédia JL. Scharbarg 8 Parcours Modélisation et simulation numérique Mesure, intégration, distributions P. Altibelli 8 Equations aux dérivées partielles S. Gratton 2 Contrôle optimal et algèbre linéaire creuse P. Amestoy 8 Éléments d analyse numérique G. Morin 8 1

2 sigle signification effectifs (en général) C cours promo ou parcours entier CTD cours-td 1/4 promo complète TD travaux dirigés 1/4 promo complète TP travaux pratiques 1/8 promo complète BE bureau d études (évalué) E examen écrit proj projet évalué (seul ou en groupe) 2

3 Table des matières 1 Unité d enseignement Intergiciels 4 2 Unité d enseignement Systèmes concurrents 6 3 Unité d enseignement Bases de connaissances 7 4 Unité d enseignement Génie du logiciel et des systèmes 9 5 Unité d enseignement Graphes et Recherche opérationnelle 11 6 Unité d enseignement Optimisation 13 7 Unité d enseignement Sciences Humaines Sociales et Juridiques, semestre Unité d enseignement Méthodes Formelles 19 9 Unité d enseignement Architecture des ordinateurs Unité d enseignement Sémantique et traduction des langages Unité d enseignement Systèmes temps réel et multimédia Unité d enseignement Image, modélisation et rendu Unité d enseignement Traitement des données audio-visuelles Unité d enseignement Eléments d Analyse Numérique Unité d enseignement Mesure, Intégration, Distributions Unité d enseignement Équations aux dérivées partielles Unité d enseignement Contrôle optimal et algèbre linéaire creuse Unité d enseignement Sciences Humaines Sociales et Juridiques 39 3

4 1 Unité d enseignement Intergiciels Code IMA-2A-INT Mots clés intergiciels, communication par messages, client-serveur, réplication, applications web dynamiques Responsable Daniel Hagimont Intervenants Daniel Hagimont, Laurent Broto Objectifs Étudier les concepts et outils de construction d application réparties. Etudier les outils de construction de serveurs Web dynamique. Prérequis Programmation modulaire impérative Programmation par objets et événements Telecom et réseaux Systèmes d exploitation Systèmes concurrents Contenu Intergiciels de base la communication sur le réseau avec des sockets le modèle client-serveur et l appel de procédure à distance (RPC, RMI, Web services) les intergiciels à messages (JMS) les systèmes à mémoire dupliquée Intergiciels pour applications Web les protocoles du Web les servlets les Enterprise Java Bean (EJB) les couches de persistence (JDBC, JPA) les Web services Volume horaire Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 11 C, 6 TD, 12 TP, 1 E Session 1 examen écrit 1h45 tous 70% Projet 30% Session 2 examen écrit 1h45 tous 100% Bibliographie Distributed Systems - Concepts and Design Fifth Edition (George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg and Gordon Blair, published by Addison Wesley, May 2011) 4

5 Enterprise JavaBeans 3.1, 6th Edition Head First Servlets & JSP 5

6 2 Unité d enseignement Systèmes concurrents Code IMA-2A-SC Mots clés Parallélisme, processus concurrents, sémaphores, moniteurs, transactions, calcul parallèle Responsable Philippe Quéinnec Intervenants Patrick Amestoy, Alfredo Buttari, Daniel Hagimont, Philippe Mauran, Philippe Quéinnec Objectifs Étudier les concepts de la programmation parallèle et concurrente principalement dans un contexte centralisé. Prérequis Programmation modulaire impérative Programmation par objets et événements Systèmes d exploitation Intergiciels (pour le projet) Contenu la problématique de la synchronisation des processus l exclusion mutuelle les objets de synchronisation : sémaphore les objets de synchronisation : moniteur les API usuelles (java, C) interblocage et autres problèmes la synchronisation par communication (CSP, ada) transactions et mémoires transactionnelles synchronisation non bloquante calcul parallèle : openmp, GPGPU Volume horaire Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 12 C, 4 TD, 13 TP, 1 E Session 1 examen écrit 1h45 tous 50% BE 4h00 tous 20% Projet 30% Session 2 examen écrit 1h45 tous 70% BE 4h00 tous 30% Bibliographie Techniques de synchronisation pour les Applications Parallèles (G. Padiou, A. Sayah - Cépadues Editions) Programming with POSIX threads (D. Butenhof - Addison-Wesley) 6

7 3 Unité d enseignement Bases de connaissances Code IMA-2A-BDC Mots clés Logique de prédicats, programmation logique, bases de connaissances et logiques non classiques. Langages logiques de représentation des connaissances, de requêtes et de raisonnements. Responsable Fabrice Evrard Intervenants Fabrice Evrard, Pascal Ostermann Objectifs Ce module est à cheval sur la théorie traditionnelle des bases de données et sur la notion de connaissance, relevant de l intelligence artificielle. En bases de données, l emphase est mise sur la donnée, qui doit être comprise du concepteur et des utilisateurs. Leur manque de culture commune impose des modèles et langages simples, voire simplistes : entité-association, modèle relationnel, langage SQL... Cette "simplicité" permet d aborder certains problèmes incontournables (aspect multiutilisateurs, définition de vues, confidentialité... et surtout cohérence) via l étude de la normalisation relationnelle. Le cadre plus ambitieux de l intelligence artificielle permet de supposer que le concepteur comprend toutes les connaissances, ou du moins que les concepteurs on ne peut plus parler d utlisateurs lambda parlent un langage commun. Seront donc présentés des modèles appropriés (ontologies, toile sémantique...) ainsi que des approches (Prolog, logiques modales, non monotones, etc) permettant de raisonner dans ce contexte (bases de données déductives). Prérequis Logiques classiques propositionnelle et des prédicats (syntaxe, sémantique, axiomatique, décidabilité) Contenu 1. Module base de données Les bases de données usent volontiers de modèles (entité-association, relationnel) et de langages (calcul et algèbre relationnels, SQL) simplistes. Cela n y rend pas si aisée la représentation d un univers plus complexe ; mais permet de mettre en valeur les problèmes liés au stockage informatique de fichiers (cohérence, confidentialité, etc, et surtout redondance) via la théorie de la normalisation : dépendances fonctionnelles et multi-valuées, forme normale de Boyce-Codd, troisième et quatrième forme normale... Essentiellement théorique, cette étude se conclura, en travaux pratiques, par une brève présentation des principaux outils de technique des fichiers : tables de hachage et index. Total : 6 C, 5 TD, 3TP, 1 E 2. Module Programmation logique Rappels de logique des prédicats du 1er ordre (LPO) et aperçus des logiques d ordre supérieur Programmation logique, preuves linéaires, langage Prolog, résolution de problèmes 7

8 Problèmes de représentation des connaissances mal gérés par LPO Logiques modales (déontique, temporelle, épistémique) et aspects de la connaissance Logiques multimodales d ordre quelconque (le cas intensionnel) Logiques multivalentes (multivaluée, floue, possibiliste) et connaissances incertaines, imprécises Logiques non monotones (des défauts, auto-épistémique) et connaissances incomplètes Logiques dynamiques (programmes, langage naturel) Approches des ontologies, du web sémantique et des systèmes d informations Bases de données déductives et Frame-logic, logique des descriptions, F-logic, FLORA-2, WSML, SWSL... Total : 10 CTD, 4 TP, 1 E Volume horaire (en séances d 1h45) 6 C, 10 CTD, 5 TD, 7 TP, 2 E Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 Session 1 BD : examen écrit 1h45? 50% Prog.logique : examen écrit 1h45 oui 25% Prog.logique : projet 15j oui 25% Session 2 BD : examen écrit ou oral 1h45? 50% Prog.logique : examen écrit 1h45 oui 50% ou (exclusif), décidé par le responsable du cours Prog.logique projet 7j oui 50% Bibliographie D.M. Gabbay & F. Guenthner Editors, Handbook of philosophical logic, 2nd edition, Kluwer Academic Publishers Paul Gochet & Pascal Gribomont, Logique. Vol. 1 : méthodes pour l informatique fondamentale, Paris, Hermès, 1990, Vol. 2 : méthode formelle pour l étude des programmes, Paris, Hermès, 1994, Vol. 3 : méthodes pour l intelligence artificielle, Paris, Hermès, 2000 L. Sterling, E. Shapiro, The Art of Prolog, 2nd ed, MIT Press, 1994 W. F. Clocksin, C. S. Mellish, Programming In Prolog, 5th ed, Springer-Verlag, I. Bratko, Prolog Programming for Artificial Intelligence, 3rd ed, Addison-Wesley, 2001 Tharam S. Dillon, Elizabeth Chang, Robert Meersman, Katia Sycara Editors, Advances in Web Semantics I : Ontologies, Web Services and Applied Semantic Web, Springer,

9 4 Unité d enseignement Génie du logiciel et des systèmes Code IMA-2A-GLS Mots clés Génie logiciel, Patrons de conception, Validation et Vérification, Ingénierie dirigée par les modèles, Ingénierie Systèmes Responsable Marc Pantel Intervenants Marc Pantel, Xavier Crégut Objectifs Étudier les concepts de l ingénierie du logiciel et des systèmes. Découvrir et mettre en pratique les patrons de conception et l ingénierie dirigée par les modèles. Prérequis Programmation fonctionnelle Programmation modulaire impérative Programmation par objets et événements Outils Mathématiques pour l Informatique Systèmes centralisés Contenu Modèles de cycle de vie du logiciel Patrons de conception Techniques de validation et vérification Technologies de tests Introduction aux réseaux de Petri et à la logique temporelle Principes de l ingénierie dirigée par les modèles Métamodélisation Syntaxes concrètes textuelles et graphiques Transformations de modèles et génération de texte Outils : Eclipse Modeling Framework, TMF, GMF, Acceleo, ATL Ingénierie système Langage SysML Volume horaire Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 11 C, 8 TD, 10 TP, 1 E Examen, BE et Projet Session 1 examen écrit 1h45 aucun 40% BE 10h00 tous 20% Projet tous 40% Session 2 examen écrit 1h45 aucun 60% BE? 10h00 tous 40% Bibliographie 9

10 Sommerville, Ian (2007) [1982]. Software Engineering (8th ed.). Harlow, England : Pearson Education. ISBN Gamma, Erich ; Richard Helm, Ralph Johnson, and John Vlissides (1995). Design Patterns : Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley. ISBN Model-Driven Software Development : Technology, Engineering, Management (Wiley Software Patterns Series) Thomas Stahl, Markus Voelter, ISBN Requirements Engineering : From System Goals to UML Models to Software Specifications (Wiley Software Patterns Seris) Axel van Lamsweerde ISBN

11 5 Unité d enseignement Graphes et Recherche opérationnelle Code IMA-2A-GRO Mots clés Théorie des graphes, Recherche opérationnelle, Recherches heuristiques, Problèmes de satisfaction de contraintes, Processus stochastiques. Responsable Fabrice Evrard Intervenants F.Evrard, P.Marthon, P.Ostermann. Objectifs Prérequis Contenu La théorie des graphes est une branche des Mathématiques discrètes étudiée et développée tant du point de vue de l informatique (algorithmique, réseaux, systèmes d informations...) que des mathématiques (optimisation combinatoire, probabilité, algèbre...). Son objectif est l étude des méthodes d analyse des objets de cette théorie et leurs interactions. On y étudie aussi bien les méthodes de recherche de solutions basées sur des heuristiques que de solutions devant satisfaire un ensemble de contraintes. Ses applications dans tous les domaines liés à la notion de réseau (réseau social, réseau informatique, télécommunication, génétique...) sont nombreuses tant le concept de graphe est général. C est un outil de choix pour la recherche opérationnelle dont l objectif est l aide à la décision. Elle propose des modèles conceptuels pour analyser des situations complexes et aussi des solutions pour permettre aux décideurs de faire les choix les plus efficaces. Le domaine est ainsi fortement lié à l ingénierie des systèmes. Par ailleurs, si l on peut observer des phénomènes d évolution temporelle analysables par un calcul des probabilités alors on a affaire aux processus stochastiques. Leurs applications sont innombrables, en physique ou ailleurs : les files et les réseaux d attente, la théorie de la fiabilité des systèmes, les processus browniens, les processus épidémiologiques (propagation d infections), les processus météorologiques, les processus boursiers, etc. Volume horaire Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 19 CTD, 10 TP, 1 E Session 1 examen écrit 1h45 documents de cours 40% mini-projet 1? any 30% mini-projet 2? any 30% Session 2 Idem à la session 1. Bibliographie Claude Berge - Graphes et hypergraphes, Dunod, Michel Gondran, Michel Minoux - Graphes et algorithmes, Eyrolles,

12 Dominique de Werra, Thomas M. Liebling et Jean-François Hêche. Recherche opérationnelle pour ingénieurs - Presses polytechniques et universitaires romandes Krzysztof Apt, Principles of constraint programming, Cambridge University Press, 2003 Judea Pearl - Heuristique, Cepadues-Editions,

13 6 Unité d enseignement Optimisation Code Mots clés Responsable Daniel Ruiz Intervenants Daniel Ruiz, Serge Gratton Objectifs L objectif de ce module est d introduire les outils mathématiques théoriques permettant de caractériser les minima (ou maxima) locaux et/ou globaux d une fonction à valeur réelle, avec la prise en compte éventuelle de contraintes sur l espace des états. A partir de ces aspects théoriques généraux, nous développerons divers algorithmes pour l optimisation numérique, et nous étudierons leurs propriétés telles que la convergence globale, la vitesse de convergence, etc. D un point de vue pratique, ces algorithmes seront implémentés dans le cadre de travaux partiques sur ordinateur, et testés sur divers problèmes particuliers. Prérequis Contenu 1. Théorie (a) Nous considèrerons en premier lieu la modélisation des problèmes d optimisation, qui sera présentée sur la base de nombreux exemples issus de la physique, de la biologie, ou de problèmes en économie ou mathématique financière. Ce premier chapitre permettra notamment de donner une première classification des problèmes d optimisation, et d introduire les diverses classes de méthodes algorithmiques associées. (b) A partir des résultats théoriques vus en calcul différentiel et en topologie, nous développerons les outils mathématiques permettant de statuer quant-à l existence et l unicité des solutions d un problème d optimisation, et nous introduirons les premiers résultats mathématiques relatifs à la caractérisation de ces solutions. (c) Nous développerons ensuite les conditions de Karush-Kuhn-Tucker-Lagrange relatives à la caractérisation des optima d une fonction sous contraintes. Ces résultats théoriques sont basés sur des concepts géométriques particuliers, tels que le cône des directions admissibles en un point du domaine des contraintes, et nous analyserons ces aspects géométriques en détail dans la construction de ces résultats mathématiques. 2. Algorithmes (a) Nous détaillerons deux types d algorithmes pour l optimisation numérique avec dérivées, l un pour des problèmes sans contraintes, et l autre avec contraintes. Dans les deux cas, nous étudierons la convergence de ces algorithmes et nous nous intéresserons à certains aspects pratiques tels que le choix de critères d arrêt pertinents, la mise à l échelle des variables du problème... 13

14 3. Les étudiants auront l opprtunité de se familiariser en profondeur avec l ensemble des résultats présentés dans le cadre de séances de travaux dirigés, dans lesquels seront abordées les questions de modélisation ainsi que les conditions d optimalité sur la base de problèmes d optimisation pratiques variés. Un volume conséquent de travaux pratiques permettra en outre aux étudiants de mettre en oeuvre des méthodes numériques (Newton, Gauss-Newton) et de les tester pour le traitement de problèmes de moindres carrés non linéaires, ainsi que sur des problèmes d optimisation plus généraux avec contraintes. Nous aborderons aussi, dans ces travaux pratiques, la question particulière du calcul des dérivées ainsi que de leur approximation, qui est un point central pour l efficacité des algorithmes d optimisation numérique considérés. Volume horaire Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 13 C, 6 TD, 10 TP, 1 E Session 1 examen écrit 1h45 une page A4 manuscrite recto verso 50% travaux pratiques contôle continu 40% travaux pratiques rapport écrit 10% Session 2? Bibliographie Numerical Optimization, Jorge Nocedal, Steve Wright, 2006 Introduction à l optimisation différentiable, Michel Bierlaire, 2006 Trust-region methods, Andrew R. Conn, Nicholas I. M. Gould, Philippe L. Toint,

15 7 Unité d enseignement Sciences Humaines Sociales et Juridiques, semestre 7 Code Mots clés NIC-SHSJ Sport Activité physique & sportive, Compétences sociales, Santé, Savoir-être Droit social Droit social, gestion des ressources humaines. Simulation de Gestion Entreprises SIGES décisions manageuriales, stratégie, tableaux de bord de gestion, prise de décision collective. Projet professionnel Projet professionnel et personnel, marché de l emploi, compétence, expériences. Responsable Langue 1 Hull Alexandra Langue 2 Hull Alexandra Sport Migeon Pascale Droit social Simulation de Gestion Entreprises SIGES Gasquet Marcel Projet Professionnel Mme Estadieu Geneviève Intervenants Objectifs Langue 1 Lake Peter Langue 2 Blanco Andre, Lessing Barbara Sport Migeon Pascale, Prat Emilie, Pratviel Olivier Droit social Simulation de Gestion Entreprises SIGES Teychenie Francoise et Gasquet Marcel Projet Professionnel Mme Estadieu Geneviève Langue 1 Développer les capacités de communication professionnelle écrite et orale dans le cadre de joutes oratoires. Langue 2 Les niveaux d entrée des élèves étant très hétérogènes, les objectifs peuvent être variables : le niveau A2 pour les débutants le niveau B1 (niveau minimal) pour les autres Sport La pratique régulière d Activités Physiques et Sportives contribue au développement des capacités physiques et mentales, élargit le champ des connaissances relatif au sport, à soi même, aux autres, trace un chemin vers une vie équilibrée et harmonieuse. Les pratiques physiques constituent un moyen de formation puisqu elles conduisent l étudiant à construire et réactualiser les deux types de compétences poursuivies : Techniques et spécialisées 15

16 Prérequis Contenu Transversales et transférables La poursuite de ces objectifs contribue pleinement à la formation de l étudiant futur ingénieur-citoyen parce que leur intérêt réside dans leur possibilité de transfert à d autres domaines de la vie ; personnelle et professionnelle. Droit social Présentation de l organisation, des responsabilités et des missions de la fonction de gestion des ressources humaines. Simulation de Gestion Entreprises SIGES Initiation pratique aux grandes fonctions de l entreprise et à leurs interactions, apprentissage à la prise de décision collective. Projet Professionnel Amener les étudiants 2eme année à réaliser leur projet professionnel au regard du marché de l emploi en prenant en compte leur formation, leur recherche à propos des métiers et leurs compétences. Droit social Simulation de Gestion Entreprises SIGES Projet Professionnel Repérer toutes ses expériences professionnelles et personnelles afin que les étudiants identifient leurs atouts. Être réceptif à toutes les opportunités et aux évolutions des entreprises. Se préparer à investir du temps, de la persévérence, de l énergie. Accepter de passer de l idée au projet puis du projet à l action et se fixer des devoirs. Langue 1 Tâche 1 : Joutes oratoires Tâche 2 : Commentaire écrit Tâche 3 : Entretien d embauche Tâche 4 : Savoir être professionnel Langue 2 La LV2 obligatoire est choisie à l entrée à l école et reste la même pendant tout le cursus jusqu au diplôme. Au choix : allemand, chinois, espagnol, japonais, italien, portugais, russe et français (pour les étudiants étrangers uniquement). Sport En 2ème année la santé reste centrale, s ajoutent au contenu d enseignement, d autres connaissances transférables tout au long de la vie tant sur le plan personnel que professionnel ; elles sont multiformes : Concernent les Activités Physiques par la compréhension des logiques internes et la critique des pratiques. Concernent les connaissances sur soi même, sur les autres et sur le savoir être ici définit comme un ensemble d activités par lesquelles une personne manifeste non seulement sa façon d appréhender sa propre personne (le concept de soi), les autres, les situations et la vie en général, mais aussi sa façon d agir ou de réagir. Autrement dit : Capacités physiques (Force, Vitesse, Endurance, Souplesse... ) Capacités mentales (gestion de son affectivité, de ses émotions... ) Compétences techniques (auto-évaluation de ses savoirs-faire... ) 16

17 Prise de responsabilité dans la gestion humaine et matérielle de son activité. Apprentissage des «savoir faire faire». Réactions des partenaires, adversaires, spectateurs etc. Appréhender les activités comme des facteurs d intégration et de mixité culturelle et sociale. Capacités de travailler en équipe, à communiquer, à établir des relations de confiance. L Education Physique devient un lieu dans lequel, en plus de parfaire sa culture sportive, l élève se met en jeu pour Agir ; c est à dire faire face à l imprévisibilité, réaliser, innover, prendre des risques, s engager, savoir parfois s imposer, composer avec d autres, conduire un projet, animer une équipe. Droit social Recrutement (Annonces, Salons, Cabinets de recrutement, contrat de travail, clauses particulières...). Gestion des carrières (Entretiens annuel d appréciation, GPEC, Plan de formation...). Politique de rémunération (NAO, gestion de la masse salariale, opérations salariales). Droit social (Code du travail, convention collective, accord d entreprise...). Les Instances Représentatives du Personnel (DP, CE, CHSCT...). Dossiers contentieux (individuels et collectifs). Simulation de Gestion Entreprises SIGES Présentation de l environnement économique de la simulation / Découverte de l entreprise à gérer. Gestion virtuelle de l entreprise : définition des objectifs stratégiques. fixation du marketing mix. prévisions budgétaires (coût de production, coût de revient, marge,...). prévisions financières (résultat, trésorerie). diagnostic financier périodique. Synthèse : rapport de gestion oral avec analyse des points forts/faibles de chaque société. Projet Professionnel Repérer des secteurs d activités susceptibles de les intéresser, à l aide de fiches métiers, articles de presse, sites internet. Connaître les organismes capables de renseigner les étudiants : APEC, Pôle emplois Cadres, AIN7, Bureau des Relations Internationales de l ENSEEIHT, l AFIJ. Apprendre à valoriser leurs compétences (ensemble des savoirs en usages). Créer un réseau de professionnels capables de renseigner les étudiants. Valider leur projet professionnel au regard du marché de l emploi. Volume horaire Langue 1 13 TD Langue 2 13 TD Sport 13 TD 17

18 Droit social 6 C, 1 E Simulation de Gestion Entreprises SIGES 2 C + 8 TD + 1 E Projet Professionnel 1 C + 2 TD Crédits ECTS 6 Contrôle des connaissances Session 1 Langue 1 contrôle continu oral 6,25% examen écrit 6,25% examen oral 6,25% projet 6,25% Langue 2 contrôle continu écrit 6,25% contrôle continu oral 6,25% examen écrit 6,25% projet 6,25% Sport 17% Droit social examen écrit 1h45 8% Simulation de Gestion Entreprises SIGES contrôle continu 17% Projet Professionnel projet 8% Session 2 Idem session 1 Bibliographie Droit social Simulation de Gestion Entreprises SIGES Projet Professionnel Journaux d actualités et la presse spécialisée en informatique Base de données Factiva (voir bibliothèque de l ENSEEIHT) Méthode Déclic pour construire votre projet professionnel, l APEC, Édition d Organisation 18

19 8 Unité d enseignement Méthodes Formelles Code Mots clés Systèmes de transitions. Logiques temporelles. Vérification. Spécification. Simulation. Bisimulation. Raffinement de modules. Responsable Xavier Thirioux Intervenants Xavier Thirioux, Philippe Quéinnec, Aurélie Hurault, Adrien Champion Objectifs Représenter formellement un système informatique isolé/autonome et ses exécutions à travers la notion de système de transitions. Spécifier les propriétés comportementales d un tel système dans une logique temporelle. Comprendre les notions générales de raffinements de programmes non isolés/autonomes, d environnement et d événements observables. Comparer les systèmes et leurs exécutions à travers les relations fondamentales de simulation et bisimulation. Comprendre la relation de raffinement entre spécification et implantation, à travers la notion de module. Utiliser un outil de modélisation formelle et de vérification automatique (TLA+) afin d illustrer ces notions et de vérifier les propriétés des systèmes. Prérequis Programmation Impérative. Programmation Fonctionnelle. Outils Mathématiques pour l Informatique. Systèmes Concurrents. Contenu 1. Première partie : systèmes isolés (a) Systèmes de transitions. Traces et exécutions. (b) Notion d équité des exécutions. (c) Spécification en logique(s) temporelle(s). Linear Temporal Logic et Computational Tree Logic. (d) Introduction aux techniques de vérification de modèles. 2. Seconde partie : systèmes ouverts Volume horaire (a) Notion générale de raffinement. Systèmes de transitions étiquetés. Environnement. Evénements (non-)observables. (b) Relations de simulation et de bisimulation. Prise en compte des événements non-observables. (c) Notion de module et sémantique d exécution des modules. (d) Relation de raffinement entre modules. Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 10 C, 4 CTD, 4 TD, 10 TP, 2 E 19

20 Session 1 examen écrit 1 1h45 une page A4 manuscrite recto verso 40% examen écrit 2 1h45 une page A4 manuscrite recto verso 30% Projet 30% Session 2 examen écrit 1 1h45 une page A4 manuscrite recto verso 50% examen écrit 2 1h45 une page A4 manuscrite recto verso 50% Bibliographie Specifying Systems (L. Lamport - Addison-Wesley) 20

21 9 Unité d enseignement Architecture des ordinateurs 2 Code Mots clés VHDL, langage de description matériel, conception de composants, synthèse, programmation FPGA, Pipeline, hiérarchie mémoire, circuits spécialisés, amélioration des performances. Responsable Ronan Guivarch Intervenants Ronan Guivarch, Zouheir Hamrouni Objectifs 1. Présenter, en parallèle, des concepts avancés d architecture(cache, pipe-line, circuits spécialisés) ainsi que le langage VHDL, 2. Développer lors d un projet un de ces composants en VHDL et de l implanter sur une carte FPGA. 3. Etudier les facteurs performance et les solutions permettant leur amélioration. Prérequis UE Architecture I ou toute UE équivalente Contenu 1. Architecture Avancée, Optimisation des performances, circuits spécialisés (12 C) Technique du pipeline : description, contraintes, influence sur les performances, Hiérarchie mémoire : description, contraintes, influence sur les performances, Optimisation des performances : liens entre matériel et compilateurs, exploitation des caractéristiques matérielles, retouche de codes, Circuits spécialisés (DSP, GPU, etc.) : présentation d applications concrètes (produits industriels, projets de recherche). 2. Introduction au langage VHDL (2 C, 4 TD, 11 TP) présentation de VHDL sous forme d exemples pour comprendre comment décrire un composant matériel, présentation du langage en lui-même (types, instructions, notion de signal...), process synchrones (compteurs), modélisation par automate à états pour décrire le fonctionnement d un composant, implantation des composants développés (additionneurs, compteurs...) sur carte FPGA. Volume horaire Contrôle des connaissances Crédits ECTS 5 (en séances d 1h45) 14 C, 4 TD, 11 TP Session 1 examen écrit 1h45 tous 60% Projet 40% Session 2 Idem à la session 1. 21

22 Bibliographie Architecture des Ordinateurs : une approche quantitative (J.L. Hennessy et D.A. Patterson - Thomson Publishing) VHDL - langage, modélisation, synthèse (R. AIRIAU et al. - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes) 22

23 10 Unité d enseignement Sémantique et traduction des langages Code IMA-2AI-IN-STL Mots clés Compilation, Interprétation, Typage, Génération de code, Grammaire attribuée, Sémantique opérationnelle, Sémantique axiomatique. Responsable Marcel Gandriau Intervenants Marcel Gandriau, Marc Pantel Objectifs L objectif de cette UE est de présenter et expérimenter les mécanismes d exécution des langages de programmation. Il s agit d étudier d une part, les techniques d implantation d outils de traduction et d interprétation, et d autre part les moyens de spécification formelle (grammaires attribuées, sémantiques opérationnelle, et axiomatique). Un projet (en groupe) utilisant un générateur de compilateurs basé sur les grammaires attribuées complète la formation théorique. Prérequis Génie Logiciel I et II. Outils mathématiques pour l informatique. Architecture des ordinateurs I. Contenu Introduction : Généralités sur l interprétation et la traduction des langages de programmation. Grammaires attribuées : Définitions et méthodologie. Evaluation descendante des grammaires attribuées. Interprétation : Etude d un interprète MiniML (sous-ensemble de CAML) avec typage et évaluation. Spécification par une sémantique opérationnelle naturelle de l évaluation et du typage. Concepts de la traduction : Table des Symboles, Types, Gestion de la mémoire et Génération de code. Mise en œuvre sur un langage impératif simple ( Bloc ) avec les grammaires attribuées. Utilisation du générateur de compilateurs Egg. Machine virtuelle TAM. Analyse de code généré par des compilateurs existants. Sémantiques : Présentation des différentes formes de sémantique formelle. Application à MiniML et au langage Bloc. Preuves de correction des mécanismes de typage et de génération de code. Volume horaire Contrôle des connaissances (en séances d 1h45) 7 C, 5 CTD, 8 TD, 9 TP, 1 E Crédits ECTS 5 Session 1 examen écrit 1h45 tous 60% Projet 6 semaines 40% Session 2 Idem à la session 1. 23

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