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Nous considérons d'abord le problème d'acheminement pour la diffusion à partir d'une fonction de routage point-a-point. La famille d'algorithmes de diffusion obtenus s'adapte à la fois à la représentation de la fonction de routage point-a-point, et a la topologie d'interconnexion. Les algorithmes produits nécessitent des espaces de tampons de taille constante pour la prévention de l'inter blocage. De plus, en utilisant une représentation par intervalles de la fonction de routage, nous montrons que notre méthode de diffusion peut être intégrée dans un circuit routeur.
LA PROGRAMMATION PAR VARIABLES PARTAGEES EST UTILISEE DANS LES ARCHITECTURES PARALLELES SANS MEMOIRE COMMUNE GRACE A UNE COUCHE LOGICIELLE QUI SIMULE LA MEMOIRE PHYSIQUEMENT PARTAGEE. LE MAINTIEN DE L'ABSTRACTION PARFAITE D'UNE MEMOIRE UNIQUE NECESSITE UN GRAND NOMBRE D'OPERATIONS DE COHERENCE ET, PAR CONSEQUENT, UNE DEGRADATION IMPORTANTE DES PERFORMANCES. AFIN DE PALIER CETTE DEGRADATION, PLUSIEURS SYSTEMES SE SERVENT DES MODELES DE COHERENCE DE LA MEMOIRE PLUS RELACHES, QUI PERMETTENT UNE CONCURRENCE PLUS IMPORTANTE ENTRE LES ACCES MAIS COMPLIQUENT LE MODELE DE PROGRAMMATION. LE CHOIX D'UN MODELE DE COHERENCE EST DONC UN COMPROMIS ENTRE LES PERFORMANCES ET LA SIMPLICITE DE LA PROGRAMMATION. CES DEUX FACTEURS DEPENDENT DES ATTENTES DES UTILISATEURS ET DES CARACTERISTIQUES D'ACCES AUX DONNEES DE CHAQUE APPLICATIONS PARALLELE. CETTE THESE PRESENTE DIVA, UN SYSTEME A MEMOIRE VIRTUELLE PARTAGEE QUI SUPPORTE PLUSIEURS MODELES DE COHERENCE DE LA MEMOIRE. AVEC DIVA, L'UTILISATEUR PEUT CHOISIR LA SEMANTIQUE DE LA MEMOIRE PARTAGEE LA PLUS APPROPRIEE A L'EXECUTION CORRECTE ET PERFORMANTE DE SON APPLICATION. DE PLUS, DIVA OFFRE A L'UTILISATEUR LA POSSIBILITE DE DEFINIR SES PROPRES MODELES DE COHERENCE. L'EXISTENCE DES MODELES MULTIPLES A L'INTERIEUR DE DIVA A GUIDE LES CHOIX DE CONCEPTION DE PLUSIEURS AUTRES MECANISMES. AINSI, NOUS PROPOSONS UNE INTERFACE UNIQUE DE SYNCHRONISATION ET DES MECANISMES DE REMPLACEMENT ET PRECHARGEMENT DES PAGES ADAPTES A UN ENVIRONNEMENT A MODELES MULTIPLES. UN PROTOTYPE DE DIVA A ETE MIS EN UVRE SUR LA MACHINE PARALLELE INTEL/PARAGON. L'ANALYSE D'UNE APPLICATION QUI S'EXECUTE SUR DES DIFFERENTS MODELES DE COHERENCE NOUS A PERMIS DE MONTRER QUE LE CHOIX DU MODELE DE COHERENCE AFFECTE DIRECTEMENT LES PERFORMANCES D'UNE APPLICATION
LES METAHEURISTIQUES DE TYPE RECUIT SIMULE OU METHODE TABOU SONT DES OUTILS PUISSANTS ET RECONNUS POUR OBTENIR DES SOLUTIONS APPROCHEES AUX PROBLEMES D'OPTIMISATION COMBINATOIRE DE GRANDE TAILLE. SI ELLES SONT RELATIVEMENT FACILES A METTRE EN UVRE, ELLES NECESSITENT UN CERTAIN SAVOIR-FAIRE POUR REGLER LES DIFFERENTS PARAMETRES AFIN D'AJUSTER LEUR CONVERGENCE ET, PAR LA MEME, ACCELERER L'OBTENTION D'UNE BONNE SOLUTION. PLUSIEURS PARALLELISATIONS ONT DEJA ETE PROPOSEES POUR AMELIORER LEUR RAPIDITE MAIS, POUR CHAQUE PROBLEME A RESOUDRE, SE POSENT A NOUVEAU LES QUESTIONS: QUELLE HEURISTIQUE CHOISIR ? QUELLE STRATEGIE DE PARALLELISATION ? DE PLUS, IL EST NECESSAIRE D'ECRIRE UN NOUVEAU PROGRAMME POUR CHAQUE NOUVELLE IMPLANTATION SUR UNE MACHINE PARALLELE. FACE A CES DIFFICULTES, NOTRE APPROCHE CONSISTE EN LA CONCEPTION D'UNE BIBLIOTHEQUE DE FONCTIONS PARALLELES (LOREST), PERMETTANT D'EXPERIMENTER PLUSIEURS PARALLELISATIONS DES METAHEURISTIQUES A PARTIR D'UN MEME PROGRAMME SEQUENTIEL. LA BIBLIOTHEQUE LOREST PRESENTE UNE ARCHITECTURE EN COUCHES. ELLE PERMET UNE IMPLANTATION INDEPENDANTE DE LA MACHINE CIBLE ET CONSTITUE, POUR L'ESSENTIEL, UNE MACHINE VIRTUELLE DE COMMUNICATION. NOUS PRESENTONS DEUX IMPLANTATIONS DE LOREST REALISEES, L'UNE SUR UNE MACHINE TNODE DE TELMAT EQUIPEE DE 16 TRANSPUTERS ET, L'AUTRE, SUR UN RESEAU DE STATIONS DE TRAVAIL, AU DESSUS DE LA BIBLIOTHEQUE DE COMMUNICATION PARALLEL VIRTUAL MACHINE (PVM). LE TRAVAIL EXPERIMENTAL A CONSISTE A TESTER DIFFERENTES STRATEGIES DE PARALLELISATION SUR DEUX PROBLEMES CLASSIQUES (AFFECTATION QUADRATIQUE ET VOYAGEUR DE COMMERCE), AINSI QUE SUR UN PROBLEME DE RECHERCHE DE CHEMIN HAMILTONIEN DANS LES GRAPHES CUBIQUES. CE DERNIER TRAVAIL A DONNE LIEU A LA MISE AU POINT D'UNE METHODE DE DISTORSION DE LA FONCTION DE COUT TELLE QUE LA MOYENNE DES SAUTS D'ENERGIE RESTE APPROXIMATIVEMENT CONSTANTE AU COURS DU CALCUL. CETTE METHODE S'EST AVEREE TRES EFFICACE AVEC LE RECUIT SIMULE
La programmation par variables partagees est utilisee dans les architectures paralleles sans memoire commune grace a une couche logicielle qui simule la memoire physiquement partagee. Le maintien de l'abstraction parfaite d'une memoire unique necessite un grand nombre d'operations de coherence et, par consequent, une degradation importante des performances. Afin de palier cette degradation, plusieurs systemes se servent des modeles de coherence de la memoire plus relaches, qui permettent une concurrence plus importante entre les acces mais compliquent le modele de programmation. Le choix d'un modele de coherence est donc un compromis entre les performances et la simplicite de la programmation. Ces deux facteurs dependent des attentes des utilisateurs et des caracteristiques d'acces aux donnees de chaque applications parallele. Cette these presente diva, un systeme a memoire virtuelle partagee qui supporte plusieurs modeles de coherence de la memoire. Avec diva, l'utilisateur peut choisir la semantique de la memoire partagee la plus appropriee a l'execution correcte et performante de son application. De plus, diva offre a l'utilisateur la possibilite de definir ses propres modeles de coherence. L'existence des modeles multiples a l'interieur de diva a guide les choix de conception de plusieurs autres mecanismes. Ainsi, nous proposons une interface unique de synchronisation et des mecanismes de remplacement et prechargement des pages adaptes a un environnement a modeles multiples. Un prototype de diva a ete mis en uvre sur la machine parallele intel/paragon. L'analyse d'une application qui s'execute sur des differents modeles de coherence nous a permis de montrer que le choix du modele de coherence affecte directement les performances d'une application.
POUR EXECUTER UNE APPLICATION SUR UNE MACHINE PARALLELE, LA SIMPLE ETAPE DE TRADUCTION DU CODE SOURCE VERS UN CODE BINAIRE EXECUTABLE PAR COMPILATION ET EDITION DE LIENS N'EST PAS SUFFISANTE. DEUX ETAPES SUPPLEMENTAIRES SONT NECESSAIRES LORS DU PROCESSUS DE DEVELOPPEMENT D'UN PROGRAMME PARALLELE: L'EXTRACTION DU PARALLELISME ET LE PLACEMENT DES PROCESSUS. CES ETAPES SONT TRES IMPORTANTES PUISQU'ELLES CONDITIONNENT LES PERFORMANCES GLOBALES DE LA MACHINE POUR L'APPLICATION CONCERNEE. LE GENERATEUR DE SYSTEME DE DEVELOPPEMENT PDS PROPOSE ICI EST DEDIE A DES PROGRAMMEURS NON SPECIALISTES DU PARALLELISME QUI VEULENT ECRIRE UNE FOIS POUR TOUTES LEURS APPLICATIONS SANS SE SOUCIER DES DETAILS DE L'ARCHITECTURE A LEUR DISPOSITION. LA CLEF DE VOUTE DE PDS EST LA SPECIFICATION D'UNE MACHINE VIRTUELLE PVM PERMETTANT DE RESTER ELOIGNE LE PLUS LONGTEMPS POSSIBLE DU MULTIPROCESSEUR CIBLE. UNE TELLE APPROCHE NOUS A PERMIS D'ELABORER PDS DE TELLE SORTE QU'IL N'Y AIT QU'UN SEUL MODULE DEPENDANT DE L'ARCHITECTURE CIBLE. NOUS AVONS ABORDE EN FIN DE THESE UNE VERSION DE CE MODULE DEDIEE A LA FAMILLE DE MACHINES SUPERNODE A RECONFIGURATION DYNAMIQUE A BASE DE TRANSPUTERS DEVELOPPEE DANS UN PROJET ESPRIT AUQUEL NOTRE LABORATOIRE PARTICIPE
LES BESOINS EN PUISSANCE DE CALCUL ONT MOTIVE DE NOMBREUSES RECHERCHES DANS LE DOMAINE DES ARCHITECTURES. DEPUIS QUELQUES ANNEES, CES RECHERCHES ONT DONNE NAISSANCE AUX MACHINES PARALLELES A MEMOIRE DISTRIBUEE QUI SEMBLENT ETRE LA VOIE ACTUELLE POUR REALISER DES ARCHITECTURES MASSIVEMENT PARALLELES. CEPENDANT, LA DIFFICULTE DE PROGRAMMATION DE CES MACHINES REND DIFFICILE L'EXPLOITATION DE LEUR PERFORMANCE INTRINSEQUE. ACTUELLEMENT, DES RECHERCHES SONT MENEES DANS LE DOMAINE DE LA CONCEPTION D'ENVIRONNEMENTS DE PROGRAMMATION AFIN DE FACILITER L'UTILISATION DE CES MACHINES. A CE TITRE, LA MEMOIRE VIRTUELLE PARTAGEE PARAIT ETRE UN CONCEPT INTERESSANT: ELLE OFFRE UN ESPACE D'ADRESSAGE GLOBAL PERMETTANT UNE ABSTRACTION DE LA LOCALISATION DES DONNEES SUR LES DIFFERENTES MEMOIRES LOCALES. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A LA CONCEPTION, LA REALISATION ET LA VALIDATION D'UN DISPOSITIF DE MEMOIRE VIRTUELLE PARTAGEE APPELE KOAN SUR UNE ARCHITECTURE PARALLELE A MEMOIRE DISTRIBUEE, EN L'OCCURANCE UN HYPERCUBE IPSC/2. NOUS AVONS PAR LA SUITE EVALUE L'EFFICACITE D'UN TEL DISPOSITIF SUR DES APPLICATIONS PARALLELES. CETTE PHASE D'EXPERIMENTATION NOUS A PERMIS DE METTRE EN RELIEF LES PROBLEMES LIES A L'UTILISATION D'UNE MEMOIRE VIRTUELLE PARTAGEE ET DE PROPOSER DES SOLUTIONS ADEQUATES
LE BUT DE CETTE THESE EST D'OFFRIR UNE SOLUTION AUX PROBLEMES DE PROGRAMMATION CONCURRENTE ET REPARTIE EN MILIEU PARALLELE. ELLE DECRIT UN MODELE DE SYNCHRONISATION POUR LES LANGAGES A OBJETS CONCURRENTS ET PROPOSE UN MODELE D'OBJET POUR LA PROGRAMMATION REPARTIE ET PARALLELE. LA PROGRAMMATION PAR OBJETS ET LA PROGRAMMATION CONCURRENTE SONT DEVENUES DES STYLES DE PROGRAMMATION POPULAIRES. D'UNE PART LA REUTILISABILITE DE CODE EST ACCENTUEE PAR LE CONCEPT D'OBJET, D'AUTRE PART, LA PROGRAMMATION CONCURRENTE FACILITE LA CONCEPTION DE SYSTEMES INTRINSEQUEMENT PARALLELES. LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE EST CONSACREE A L'INTEGRATION DE CES DEUX CONCEPTS AU SEIN D'UN MEME LANGAGE, C++, AVEC LE SOUCI DE CONSERVER LEURS PROPRIETES INTRINSEQUES. LA DISPONIBILITE DE MACHINES MULTIPROCESSEURS A MEMOIRE REPARTIE PERMET A CERTAINES APPLICATIONS D'EXPLOITER UN HAUT DEGRE DE PARALLELISME ET D'AMELIORER AINSI LEURS PERFORMANCES DE FACON SIGNIFICATIVE. NEANMOINS, LES SYSTEMES PARALLELES SONT COMPLEXES ET LA PROGRAMMATION D'APPLICATIONS REPARTIES RESTE ENCORE LE DOMAINE DES INITIES. LA DEUXIEME PARTIE DE CETTE THESE EST CONSACREE A LA REALISATION DE MECANISMES GENERIQUES POUR LA GESTION DES RESSOURCES DANS UN MILIEU PARALLELE REPARTI ET A LA DEFINITION D'UN MODELE D'OBJET POUR LA STRUCTURATION D'APPLICATIONS. NOTRE TRAVAIL A ABOUTI A LA DEFINITION D'UN LANGAGE A OBJETS CONCURRENTS QUE NOUS AVONS IMPLEMENTE COMME UNE EXTENSION DU LANGAGE C++ ET LA REALISATION D'UNE COUCHE SYSTEME A OBJETS CHARGEE DE LA GESTION DES OBJETS EN MILIEU PARALLELE
Numerical Methods for Partial Differential Equations: Finite Difference and Finite Volume Methods focuses on two popular deterministic methods for solving partial differential equations (PDEs), namely finite difference and finite volume methods. The solution of PDEs can be very challenging, depending on the type of equation, the number of independent variables, the boundary, and initial conditions, and other factors. These two methods have been traditionally used to solve problems involving fluid flow. For practical reasons, the finite element method, used more often for solving problems in solid mechanics, and covered extensively in various other texts, has been excluded. The book is intended for beginning graduate students and early career professionals, although advanced undergraduate students may find it equally useful. The material is meant to serve as a prerequisite for students who might go on to take additional courses in computational mechanics, computational fluid dynamics, or computational electromagnetics. The notations, language, and technical jargon used in the book can be easily understood by scientists and engineers who may not have had graduate-level applied mathematics or computer science courses. - Presents one of the few available resources that comprehensively describes and demonstrates the finite volume method for unstructured mesh used frequently by practicing code developers in industry - Includes step-by-step algorithms and code snippets in each chapter that enables the reader to make the transition from equations on the page to working codes - Includes 51 worked out examples that comprehensively demonstrate important mathematical steps, algorithms, and coding practices required to numerically solve PDEs, as well as how to interpret the results from both physical and mathematic perspectives