Temps, événements et causalité en informatique

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Temps, événements et causalité en informatique. Gérard Berry Chaire Algorithmes, machines et langages. Collège de France Leçon inaugurale, 28 mars 2013. Film d’Emilie, 2 ans et 1 semaine, au clavier et à la souris Comment verrait-elle l’ordinateur comme une nouvelle technologie, - PowerPoint PPT Presentation

Text of Temps, événements et causalité en informatique

Syntaxe, smantique, calculabilit

Temps, vnements et causaliten informatiqueGrard BerryChaire Algorithmes, machines et langages Collge de FranceLeon inaugurale, 28 mars 2013

128/03/2013 2G. Berry, Collge de FranceFilm dEmilie, 2 ans et 1 semaine,au clavier et la souris

Comment verrait-elle lordinateur comme une nouvelle technologie, alors quil est plus vieux quelle ?28/03/2013 3G. Berry, Collge de FrancePourquoi ce titre de chaire ?algorithmesinformationmachineslangages

science de construction science dobservation mais aussi exploration de nous-mmesinterfaces

Exploration de notre vision et de notre parler du temps3Pourquoi ce titre de cours ?Systmes embarqus temps-relCircuits et systmes sur puces (SoCs)Simulation de systmes physiquesOrchestration de services WebComposition et interprtation musicaleNeurosciences, Biologie systmique, etc.La gestion du temps et des vnementsest essentielle dans les systmes du XXIe sicleMais linformatique classique nen parle pas !28/03/2013 4G. Berry, Collge de FranceDes sujets socialement distincts mais partageant techniquement beaucoup. Nous allons voir quil est trs utile dutiliser les ides et dveloppements des uns chez les autres.428/03/2013 5G. Berry, Collge de FranceLes systmes embarqus

XXe sicle : compacts, fonctionnalits clairescontrle moteur, freinage, etc.fonctions dterministes et non corrlesXXIe sicle : complexes, distribus fonctions corrles : freinage, suspension, etc.et intgres : conduite automatique de la voitureet couples au GPS, connectes Internet, etc.

Comportements temporels / vnementiels28/03/2013 6G. Berry, Collge de FranceDes circuits aux systmes sur puces

1980s : M6800068 000 transistorsune fonctionune horloge

2010 : SoC680 000 000 transistorsbeaucoup de fonctionsplusieurs horlogessimulation logicielle rapide

28/03/2013 7G. Berry, Collge de FranceMusique : homme / lectronique

Partition algorithmique?

28/03/2013 8G. Berry, Collge de FranceLa langue du tempssur le champ tout bout de champse lever ds potron-minetse coucher avec les poulesdans la nuit des tempsau bon vieux temps,ctait le bon tempsjamais, au grand jamaisde mon tempsje prends mon temps

un bout de tempsun bon bout de temps28/03/20139G. Berry, Collge de Franceillico prestoen moins de temps quil nen faut pour le direon a le temps de tuer un ne coup de figues (molles)

le temps passe vite unit?de longues minutes montre en main ?28/03/201310G. Berry, Collge de FranceYantra Mandir, Jaipur, ~1730

28/03/201311G. Berry, Collge de FranceYantra Mandir, Jaipur, ~1730

28/03/2013 12G. Berry, Collge de FranceLa flche du tempspassfuturprsentdureDans le pass, il y avait plus de futur que maintenantLe Chat3h15mn3h15mndate0Vous avez dit 0 ? non, le 01/01 0h00 !Le langage parl est fleuri mai bien vagueIl ya plein de paradoxes temporels1228/03/2013 13G. Berry, Collge de FranceLe temps continu mathmatique t t t ] t, t [ [ t, t ] AAABBABBvnementssimultanitgrand manque dhumour1328/03/2013 14G. Berry, Collge de FranceLe temps discret mathmatique n1 n1 n AAABBABB] n, n [ [ n, n ] vnementssimultanitLa causalit est-elle transitive ? 28/03/201315G. Berry, Collge de FrancePrcdence et causalitprcdecauseil pleut donc je prends mon parapluie donc je suis secil pleut donc je suis sec

1528/03/201316G. Berry, Collge de FranceLogique temporelle linairele dbogage, lhistoire et la biologiescrutent les causalits partir des prcdences (Pluie BeauTemps) toujoursun jourcause?prdicats instantansAprs la pluie, le beau tempst. Pluie(t) t>t. BeauTemps(t)28/03/2013 17G. Berry, Collge de FranceAmour un jour, amour toujours( amour) ( amour)

( amour) ( amour)1728/03/2013 18G. Berry, Collge de FranceLe cne du tempsABCDESachant que jai dj fait A : si je fais B, jaurai C mais si je fais D, jaurai E Logiques temporelles arborescentes28/03/2013 19G. Berry, Collge de FranceLe double cne du tempsABCBESi javais su, jaurais d faire A au lieu de A jaurais eu C sans mme faire B et, en faisant B, jaurais eu E, meilleur que E !EALes gens au restaurant jen vois dans la salle1928/03/201320G. Berry, Collge de FranceLpaisseur de linstantLchange temps-espaceLhorloge, mcanisme dabstractionLe temps multiformeLe continu et le discret28/03/2013 21G. Berry, Collge de FranceLpaisseur de linstantCharlemagne a t couronn en lan 800abcsrs a oux b oux cr (a et b) ou (b et c) ou (c et a)++abscrouxouetetetCircuits : additionneur 3 bitsEinsten et lpaisseur de linstant.Passer du continu au discret et du non-dterminisme au dtermininme

2128/03/2013 22G. Berry, Collge de FranceLpaisseur de linstantsrabcEinsten et lpaisseur de linstant.Passer du continu au discret et du non-dterminisme au dtermininme

2228/03/2013 23G. Berry, Collge de FranceLpaisseur de linstantsrabcEinsten et lpaisseur de linstant.Passer du continu au discret et du non-dterminisme au dtermininme

23ss28/03/2013 24G. Berry, Collge de FranceLpaisseur de linstantrabcrchemin critique chemin de temps de stabilisation maximalEinsten et lpaisseur de linstant.Passer du continu au discret et du non-dterminisme au dtermininme

2428/03/2013 25G. Berry, Collge de Franceattente du dlai critique quations rsolues!circuit machine parallle vibratoire rsoudre les quations parallles synchronessrabcsr s a oux b oux c r (a et b) ou (b et c) ou (c et a)a, b, c s, rEinsten et lpaisseur de linstant.Passer du continu au discret et du non-dterminisme au dtermininme

2528/03/2013 26G. Berry, Collge de FranceLaddition dans lespace++a0b0s0++1a1b1sr1++2a2b2s2r3rr = 00pour n bits,temps ntrop cher28/03/2013 27G. Berry, Collge de FranceAddition dichotomique de von NeumannPerdre de lespace pour gagner du temps :propager les retenues par dichotomieabs a+bs a+b+1nnn+1n+1en parallle28/03/2013 28G. Berry, Collge de FranceAddition dichotomique de von Neumannnnn+1n+1a[n..2n-1]b[n..2n-1]a[0..n-1]b[0..n-1]

s[0..n-1]s[0..n-1]nnn+1n+10..n-10..n-1s[n..2n]n01ns[n..2n]01Pour 2n bits:paralllisme spculation acclration28/03/2013G. Berry, Collge de FranceAddition dichotomique de von Neumann

pour n bits,temps log2(n)optimal64 64 2964 6Ce qui est moins vident, cest quon fait aussi la multiplication en log(n)2928/03/2013 30G. Berry, Collge de FranceLaddition dans le temps++absra 1 21000000....b 3 21100000....tick !

horloges ? 2???????....

s ? 2???????....s ? 20??????....28/03/2013 31G. Berry, Collge de FranceLaddition dans le temps++abssrrtick ! tick

a 1 21000000....b 3 21100000....

28/03/2013 32G. Berry, Collge de FranceLaddition dans le temps++abssrrtick !

a 1 21000000....b 3 21100000....s ? 20??????....

28/03/2013 33G. Berry, Collge de FranceLaddition dans le temps++abssrrtick !

a 1 21000000....b 3 21100000....tickas ? 20??????....s ? 200?????....28/03/2013 34G. Berry, Collge de FranceLaddition dans le temps++abssrrtick !

a 1 21000000....b 3 21100000....absrticks ? 200?????....s ? 2001????....

sss

s ? 2001????....28/03/2013 35G. Berry, Collge de FranceLaddition dans le temps++abrrtick !

a 1 21000000....b 3 21100000....abrMarche pour un nombre quelconque de bits,mme infini nombres 2-adiques

28/03/2013 36G. Berry, Collge de FranceSoutraction nombres 2-adiques++absra 1 21000000....b 3 21100000....tick !

horloges 2 2011111....

On a a + b + 1 s + 2rmais b + b 1donc s ab CQFD28/03/2013 37G. Berry, Collge de FranceQuelques beaux additionneurs++++++pipeline++stro++++2 par 2sans retenue

28/03/2013 38G. Berry, Collge de FranceTemps logique vs.temps physiquetemps logiquetemps physiquei6o7o5o1o2o6o4o3i7i5i4i3i1i2i6o7o5o1o2o6o4o3i7i5i4i3i1i2contrainte dhorloge : pas de recouvrementmme si lhorloge est irrgulire28/03/2013 39G. Berry, Collge de FranceCircuits synchrones vs. asynchronesentressortiessynchronedpendant du tempslogique BoolenneCAO trs efficacetrs rpanduregisters

sortiesentresvalvalstopprtasynchroneindpendant du tempspas dhorloge, mais fils2logique plus complexeCAO difficilepeu rpanduLogique28/03/2013 40G. Berry, Collge de FranceCircuits lastiquessortiesentresvalvalstopprt

filtres dhorlogeJ. Cortadella, M. Kishinevsky et. al.logique Boolenne standard + registres + horloges

logique asynchrone + filtres dhorlogeCAO synchrone standardinsensible lhorlogeinsensible aux bulles facile de couper les fils longs28/03/201341G. Berry, Collge de FranceHorloges multiplesdonneshhsynchronisons nos montresh et h non synchronisables28/03/2013 42G. Berry, Collge de FranceMtastabilit

0101

28/03/2013 43G. Berry, Collge de FranceLe ballon sur la colline0101

28/03/201344G. Berry, Collge de FranceLe synchroniseur 4 phases fragile !

donneshh28/03/2013 45G. Berry, Collge de FranceTemps multiforme hirarchique

SecondMeter LapStep Hour MorningHeartBeat HeartAttack abort run Slowly when 100 Meter ;

every Morning do

end every loop

each Lap

abort every Step do run Jump || run Breathe end every when 15 Second ;

trap HeartAttack in

|| CheckHeart

exit HeartAttack

handle HeartAttack fo run RushToHospitalend trapabort

when 4 Lap

28/03/201346G. Berry, Collge de FranceLe coureur Esterel abort run Slowly when 100 Meter ;

run FullSpeed

La recherche en train de se faire, je suis encore en train de chercher mieux que ce viel exemple cul, mais sans succs!4628/03/201347G. Berry, Collge de FranceExcution cyclique lire les entres calculer la raction gnrer les sorties

Synchrone dlai 0 dans le mme cycle

temps logiquei6o7o5o1o2o6o4o3i7i5i4i3i1i2i6o7o5o1o2o6o4o3i7i5i4i3i1i2temps physiqueWCET28/03/2013 48G. Berry, Collge de FranceScade 6 pour lembarqu certifiSCADE 6

langage fonctionnelsmantique formellecompilateur certifi

Voir aussi Ptolemy II (Ed Lee), Averest (K. Schneider)

28/03/2013 49G. Berry, Collge de FranceTemps multiforme irrgulier

Thomas Morley1557-1602

Gustav Mahler1860-191128/03/201350G. Berry, Collge de FranceSymphonie dinstruments ventsIgor Stravinsky

Source Clment Lebrun, Octobre 201228/03/2013 51G. Berry, Collge de FranceDe la smantique lexcutionLangagemodlemathmatique

reprsentationsintermdiairesC, C++SystemCVerilogVHDLembarqusimulateurs

vrification automatiqueSAT, SMT, BDDs

Coqvrificationde thormes

28/03/2013 52G. Berry, Collge de FranceElectricit et logique constructiveHamlet : ToBe ToBe or not ToBe

ToBe calcule 1 lectriquement pour certains dlais, mais oscille pour dautresThorme (Mendler-Shiple-Berry 2001-2012): calcule 1 lectriquement pour tous dlais calcule vrai en logique constructive (tiers exclu)calcule vrai (1) en logique classique,mais les lectrons ne sont pas au courant !Le tiers exclu, les lectrons ne sont pas au courant, ce qui est quand mme un comble!5228/03/2013 53G. Berry, Collge de FranceHop + HipHop : A Web Dynamic EsterelMusicURL serverMiles Davis ?OrchestratorPlayerRequesterRequesterRequesterRequesterRequesterHop app[ urls ]urlsreadygoplaydonewho?ABRO: terminationwhen all requesters doneHandling all sorts of errorsbuildbuildMP3servers28/03/2013 54G. Berry, Collge de FranceDeux boules et un murv

chocs actions 28/03/2013 55G. Berry, Collge de FranceDeux boules et un mur

Modeleurs actuels OK

28/03/2013 56G. Berry, Collge de FranceBoule colle au mur modeleurs actuels

v

pour certainsmodes dexcution

28/03/2013 57G. Berry, Collge de FranceAnalyse constructive non-standard

v infinitsimal5728/03/201358G. Berry, Collge de FrancePierre Desproges

Tout chercheur plong dans la sciencesubit une pousse de bas en haut susceptible de lui remonter le moral5828/03/201359G. Berry, Collge de FranceGrand merci mes chers collgues

SmantiqueGrard BoudolGrard HuetJean-Jacques LvyGilles KahnRobin MilnerMaurice NivatGordon PlotkinRobert de Simone

AutomatesRavi Sethi

CircuitsJordi CortadellaMarc GalceranMichael KishinevskyJean Vuillemin

Autres langages synchronesCharles AndrAlbert BenvenistePaul CaspiNicolas HalbwachsPaul Le GuernicLouis MandelFlorence MaraninchiMarc PouzetPascal RaymondKlaus Schneider

Esterel v2Laurent CosseratPhilippe CouronnJean-Paul Rigault

Esterel v3Raphal BernhardFrdric BoussinotXavier FornariGeorges GonthierJean-Paul MarmoratValrie RoyJean-Marc Tanzi

Esterel v4 / v5 / v6Xavier FornariLoc Henry-GrardDumitru PotopHoria Toma

Esterel v7Michael KishinevskyLaurent ArditiArnaud BoulanLaurent Desnogues Xavier FornariBruno PaganoMarc PerreautOlivier Tardieu

Contributeurs majeurs EsterelDaniel GaffLuciano LavagnoPartha RoopS. RameshEllen SentovichR.K. ShyamasundarLuigi Zaffallon

Consulting Esterel v7Lionel BlancXavier DormoySylvie Granier

Scade 6Franois-Xavier DormoyJean Henry

Le langage JazzPatrice BertinFranois BourdoncleAlexandre FreyMark Shand

Les BDDs (TiGeR)Olivier CoudertJean-Christophe MadreHerv Touati

Nos utilisateursYves AuffrayEric BadiSimona BernardiGal ClavMarc DurantonReinhard van HanxledenLalita JategaondarLuciano LavagnoEmmanuel LedinotYves LeducCarlo PistrittoLaurent SixPierre Voultouryet tous les anonymes....

Logiques, CoqYves BertotJean-Yves GirardGrard Huet

Prcieux conseillers techniquesEmilie Baffico-AustryBob BraytonMarc DurantonMichael FourmanPhilippe GeluckJean KrivineFlorence MeillatEd LeeKlaus SchneiderRavi SethiJean-Luc SzpyrkaAlberto Sangiovanni Vincentelli

La direction dEsterel TechnologiesJean-Franois BaggioniEric BantegnieFabrice Fenec CapelleBernard DionCyrille FaguFabrice PnaJean-Pierre RenaultAmandine Roy

FIN