Couverture ElectroniqueS n°127

Java est aujourd'hui utilisé ou évalué dans des applications dites à « mission critique » pour l'avionique, les systèmes de combats navals, les drones, la télémétrie ou l'exploration spatiale. Le choix d'une migration vers Java pour de tels systèmes vient de leur besoin de bénéficier de la productivité apportée par des technologies dites « sur étagères ». Si Java est encore relativement nouveau dans le développement des systèmes embarqués temps réel, son utilisation dans ce domaine est aujourd'hui envisageable grâce aux efforts continus déployés depuis plusieurs années pour adapter cette technologie, a priori généraliste, aux besoins très spécifiques des applications critiques. Ainsi, plusieurs applications militaires, larges et complexes, sont d'ores et déjà en cours de développement avec Java. On peut citer par exemple l'ambitieux programmes américain « Future combat system » (FCS), le système américain de combat « Aegis » (guidage intégré de missile), le « DDG-1000 » (précédemment nommé DDX, destroyer multi-mission de prochaine génération de l'US Navy) ou encore le programme français « Felin » (équipement du fantassin de demain).Cette nécessité de moderniser les logiciels, au sein de ces programmes militaires, est largement dictée par l'évolution rapide des plates-formes matérielles. En effet, au cours des dernières décennies la puissance et la capacité mémoire des cartes électroniques ont crû de manière exponentielle. Et si un logiciel embarqué était fortement contraint par les restrictions et le coût élevé du matériel il y a encore vingt ou trente ans, ce n'est plus le cas aujourd'hui. La conséquence de cette évolution est que le logiciel, qui tire parti de l'accroissement de cette puissance matérielle, prend désormais une place prépondérante au sein des systèmes. Car si dans le passé, avec un matériel cher à l'achat et limité en capacité, le coût du logiciel embarqué était presque anodin, aujourd'hui, le volume de code étant plus important, le coût du développement logiciel devient un élément qui peut conduire à l'impossibilité de réaliser un système ou à l'absence de maîtrise de la durée d'un projet.Face à cette évolution, toute amélioration de la productivité logicielle, aussi minime soit-elle, aura un large impact sur la réduction des coûts, l'accroissement des fonctionnalités et le respect des délais. Dans cette optique, Java peut se prévaloir aujourd'hui d'une solide réputation en termes d'amélioration de la productivité et de qualité des développements. D'où le rôle majeur qu'il est en train de prendre au sein des développements logiciels dans le domaine militaire.Java vers les applications à « missions critiques »Dès 1997, le Nist (National institute of standards and technology) a coordonné les activités d'un groupe d'experts créé pour définir les exigences liées à une utilisation de Java dans les développements embarqués temps réel. Ce groupe, incluant une cinquantaine de sociétés spécialisées dans les technologies logicielles de pointe telles que Sun, IBM, Microsoft, Wind River, Motorola, QNX ou encore Aonix, est parvenu à la conclusion que Java disposait des caractéristiques de base qui pouvaient améliorer de manière significative la qualité des systèmes temps réel et la productivité des développeurs (encadré, page suivante).Suivant la conclusion du Nist, plusieurs années de spécifications, de recherches et d'efforts de développement ont été entreprises par ces compagnies pour développer les premières solutions pour les développeurs Java temps réel. Une implémentation doit tout d'abord répondre aux besoins de la communauté de l'embarqué temps réel, incluant plusieurs caractéristiques incontournables : une faible empreinte mémoire, des temps de réponses efficaces, une vitesse d'exécution rapide, l'accès à des mécanismes de programmation bas niveau, la gestion d'applications à complexité croissante, la réduction du nombre d'erreurs et la facilité de détection et d'élimination des erreurs d'un programme.Ces efforts ont permis l'émergence d'une variété de technologies sur étagères. Par exemple, l'introduction d'un « garbage collector » (ramasse-miettes) temps réel, prédictible, dans une solution respectant la sémantique « Java standard edition » a permis d'appliquer avec succès les avantages modernes de Java à des applications à mission critique complexes.Aujourd'hui, des travaux sont en cours via l'Open Group (*), pour définir les standards répondant aux besoins des applications embarquées, très contraintes en ressources, voire certifiables. A travers le Java community process, et basées sur des profils spécialisés pour les spécifications Java pour le temps réel (RTSJ), les premières technologies de ce type arrivent sur le marché. Elles permettent de moderniser les applications critiques en créant un pont entre, d'une part, les besoins de ces applications en termes d'empreinte mémoire et de performances et, d'autre part, la souplesse et la fiabilité de Java. Au fur et à mesure, tous les composants d'une application, même ceux proches du matériel, seront portés directement en Java, sans perte de capacité ou de performance.Les équipes de recherche et développement travaillant sur les futurs logiciels militaires voient dès maintenant en Java le moyen de combattre l'obsolescence de leurs systèmes. Elles modernisent à la fois le code existant et les nouvelles applications en puisant dans un vaste réservoir de composants Java sur étagères, et en s'appuyant sur le flot d'ingénieurs formés sortant des universités. Accélérer cette tendance est un élément crucial pour relever le défi qui consiste à délivrer des systèmes fiables, à des coûts abordables et dans des délais maîtrisés.(*) L'Open Group est un consortium industriel, créé notamment par IBM, Sun et Hewlett-Packard, qui définit des normes informatiques, notamment en ce qui concerne les interfaces de programmation.Les atouts de Java selon le Nist (*)Un groupe d'experts piloté par le Nist a considéré que les caractéristiques de Java listées ci-dessous pouvaient apporter des gains de productivité et de qualité importants et motiver l'adhésion de la communauté temps réel :- Le haut niveau d'abstraction de Java accroît la productivité des développeurs.- Java est plus facile à maîtriser que C++.- Java est sûr et protège les composants logiciels (incluant la machine virtuelle elle-même) les uns des autres.- Java permet de charger dynamiquement de nouvelles classes.- Java est hautement dynamique, supportant la création d'objets ou de tâches à l'exécution.- Java supporte la combinaison, l'intégration et la réutilisation de composants.- Le processus de développement Java est un facteur de sécurité, utilisant des concepts et des techniques qui ont été vérifiés par la communauté logicielle.- Le langage et les plates-formes Java permettent la portabilité des applications.- Les technologies Java supportent les applications distribuées.- Java fournit des sémantiques d'exécution bien définies.(*) Source : d'après une publication du Nist (National institute of standards and technology), référencée Nist special publication 500-243.

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