Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie de co-conception des systèmes dynamiquement reconfigurables basés sur FPGA. Notre méthodologie s’appuie sur l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) dont la spécification des modèles est décrite avec le profil MARTE. Les travaux présentés visent à garantir la flexibilité, la réutilisabilité et l’automatisation afin de faciliter le travail du concepteur et d’améliorer sa productivité. La première contribution réside dans la modélisation à haut-niveau d’abstraction permettant de cacher un grand nombre de détails d’implémentation. Un flot de conception est défini pour la modélisation des FPGAs, basé sur l’IDM afin d’assurer l’automatisation de la génération de code. Suivant ce flot, plusieurs modèles sont créés moyennant principalement les concepts de MARTE. Cependant,la modélisation de certains concepts de la reconfiguration dynamique a nécessité des extensions dans MARTE que nous avons identifiées et intégrées dans un nouveau profil qui étend MARTE baptisé RecoMARTE. La seconde contribution est l’automatisation de la chaîne de transformations et la validation expérimentale. Afin d’assurer l’automatisation de notre flot de conception vers la génération du code, une chaîne de transformations a été utilisée. Nous passons ainsi d’un modèle MARTE/RecoMARTE vers une description intermédiaire selon le standard IP-XACT afin de générer des fichiers utilisés dans l’environnement XPS de Xilinx. Cette automatisation permet d’accélérer la phase de conception et éviter les erreurs dues à la manipulation directe des détails. Enfin, un exemple d’application de traitement d’image a été élaboré afin de démontrer et valider notre méthodologie. / The works presented in this dissertation propose a co-design methodology of dynamically reconfigurable systems based on FPGA. Our methodology is based on the Engineering Model Driven approach (MDE). The models specification is done in MARTE profile.It aims to ensure flexibility, reusability and automation to facilitate the work of designer and improve his productivity. The first contribution related to this thesis is identifying parts of dynamically reconfigurable FPGA that can be modeled at high abstraction levels. So, we defined a design flow based on the MDE to ensure the automation of code generation. Using this flow, several models are created mainly through MARTE profile concepts. However, the modeling concepts of dynamic reconfiguration on FPGAs required extensions in MARTE. Thus, we identified the missing concepts to be integrated in a new profile that extends MARTE : RecoMARTE. The second contribution allows the chain automation and experimental validation. To integrate our design flow and to automate code generation, a processing chain was used. The final model resulting from the proposed MARTE-based design flow is given as input to this chain. We thereby move from MARTE/RecoMARTE models to an intermediate description according to the IP-XACT standard to finally generate files describing the complete system in the Xilinx XPS environment. This automation allows to accelerate the design phase and avoid errors due to the direct manipulation of these details. Finally, the proposed MARTE-based design flow and transformation chain were used for an image processing system design, which showed the benefits of our contributions in terms of design reusability and automation.

Cette these se compose de quatre chapîtres et une annexe. Le premier chapître est consacre à des idées fondamentales de la theorie du flot de Ricci, qui montre comment nos travaux sont reliés a l'histoire entière. Dans le deuxième chapître, nous construisons une solution du flot de Ricci sur une variete a symétrie de rotation de telle sorte qu'il reste un collecteur complet a l'heure maximale. Nous dérivons également le non-effondrement pour certaines solutions anciennes à proximité de leur temps maximal. Chacun de ces deux resultats sont liés à la régularité des limites des solutions. Dans le troisième chapître, nous montrons qu'une estimation de type Shi d'ordre un est valable pour tenseur de Ricci sur des variétés qui satisfont l'inégalité Bianchi faibles. Le dernier chapître s'interesse aux gradient solitons de Ricci qui sont en expansion. Nous discutons du problème de classification et montrons que chaque cône tangent à l'infini d'un soliton expansion à "fast-than-quadratic-decay" courbure doit être $mathbb{R}^n$. / This thesis consists of four chapters and an appendix. The first chapter is dedicated to the fundamental ideas of the theory of Ricci flow, which shows how our works are connected to the whole story. In the second chapter, we construct a solution of Ricci flow on a rotationally symmetric manifold such that it remains a complete manifold at the maximal time. We also derive a noncollapsing property for certain ancient solutions near their maximal times. Both of these two results are related to the regularity of limits of solutions. In the third chapter, we show that a first order Shi-type estimate holds for Ricci tensor on manifolds which satisfy the weak Bianchi inequality. The last chapter is concerned with expanding gradient Ricci solitons. There we discuss the classification problem and show that every tangent cone at infinity of an expanding soliton with fast-than-quadratic-decay curvature must be $mathbb{R}^n$.

L’approche synchrone aux systèmes réactifs, où le temps global est une séquence d’instants discrets, a été proposée afin de faciliter la conception des systèmes embarqués critiques. Des systèmes synchrones sont souvent réalisés sur des architectures asynchrones pour des raisons de performance ou de contraintes physiques de l’application. Une répartition d’un système synchrone sur une architecture asynchrone nécessite des protocoles de communication et de synchronisation pour préserver la sémantique synchrone. En pratique, les protocoles peut avoir un coût important qui peut entrer en conflit avec les contraintes de l’application comme, par exemple, la taille de mémoire disponible, le temps de réaction, ou le débit global.L’approche quasi-synchrone utilise des composants synchrones avec des horloges indépendantes. Les composants communiquent par échantillonnage de mémoire partagée ou par des tampons FIFO. On peut exécuter un tel système de façon synchrone, où toutes les horloges avancent simultanément, ou de façon asynchrone avec moins de contraintes sur les horloges, sans ajouter des protocoles .Plus les contraintes sont relâchées, plus de comportements se rajoutent en fonction de l’entrelacement des tics des horloges. Dans le cas de systèmes flots de données, un comportement est différent d’un autre si les valeurs ou le cadencement ont changé. Pour certaines classes de systèmes l’occurrence des déviations est acceptable, tant que la fréquence de ces événements reste bornée.Nous considérons des limites dures sur la fréquence des déviations avec ce que nous appelons les exigences faiblement dures, par exemple, le nombre maximal d’éléments divergents d’un flot par un nombre d’éléments consécutifs.Nous introduisons des limites de dérive sur les apparitions relatives des paires d’événements récurrents comme les tics d’une horloge, l’occurrence d’une différence,ou l’arrivée d’un message. Les limites de dérive expriment des contraintes entre les horloges, par exemple, une borne supérieure de deux tics d’une horloge entre trois tics consécutifs d’une autre horloge. Les limites permettent également de caractériser les exigences faiblement dures. Cette thèse présente des analyses pour la vérification et l’inférence des exigences faiblement dures pour des programmes de flots de données synchrones étendu avec de la communication asynchrone par l’échantillonnage de mémoire partagée où les horloges sont décrites par des limites de dérive. Nous proposons aussi une analyse de performance des systèmes répartis avec de la communication par tampons FIFO, en utilisant les limites de dérive comme abstraction. / The synchronous approach to reactive systems, where time evolves by globally synchronized discrete steps, has proven successful for the design of safetycriticalembedded systems. Synchronous systems are often distributed overasynchronous architectures for reasons of performance or physical constraintsof the application. Such distributions typically require communication and synchronizationprotocols to preserve the synchronous semantics. In practice, protocolsoften have a significant overhead that may conflict with design constraintssuch as maximum available buffer space, minimum reaction time, and robustness.The quasi-synchronous approach considers independently clocked, synchronouscomponents that interact via communication-by-sampling or FIFO channels. Insuch systems we can move from total synchrony, where all clocks tick simultaneously,to global asynchrony by relaxing constraints on the clocks and withoutadditional protocols. Relaxing the constraints adds different behaviors dependingon the interleavings of clock ticks. In the case of data-flow systems, onebehavior is different from another when the values and timing of items in a flowof one behavior differ from the values and timing of items in the same flow ofthe other behavior. In many systems, such as distributed control systems, theoccasional difference is acceptable as long as the frequency of such differencesis bounded. We suppose hard bounds on the frequency of deviating items in aflow with, what we call, weakly-hard requirements, e.g., the maximum numberdeviations out of a given number of consecutive items.We define relative drift bounds on pairs of recurring events such as clockticks, the occurrence of a difference or the arrival of a message. Drift boundsexpress constraints on the stability of clocks, e.g., at least two ticks of one perthree consecutive ticks of the other. Drift bounds also describe weakly-hardrequirements. This thesis presents analyses to verify weakly-hard requirementsand infer weakly-hard properties of basic synchronous data-flow programs withasynchronous communication-by-sampling when executed with clocks describedby drift bounds. Moreover, we use drift bounds as an abstraction in a performanceanalysis of stream processing systems based on FIFO-channels.

Le méson J/psi est considéré comme une sonde privilégiée de la formation du Plasma de Quarks et de Gluons (PQG) lors des collisions d'ions lourds. L'écrantage de la force de couleur a été proposé comme mécanisme de suppression anormale du J/psi dans un milieu déconfiné, au-delà de la suppression normale dans la matière nucléaire ordinaire. Le détecteur PHENIX est, des quatre expériences qui furent installées au démarrage de l'accélérateur RHIC, celle qui a une conception optimale pour la mesure du J/psi : dans les canaux de décroissance en dimuon à rapidité vers l'avant, et en dielectron à mi-rapidié. Le travail présenté ici couvre l'analyse de données prises par les spectromètres à mi-rapidité de PHENIX en collisions Au+Au à 200~GeV. Le facteur de modification nucléaire est mesuré en fonction de la centralité, et ensuite comparé à des estimations de la suppression due à la matière nucléaire froide. Malgré le fait que la suppression observée dans les collisions les plus centrales atteint un facteur plus grand que trois, une majeure partie peut être attribuée aux effets nucléaires froids. D'autre part, la comparaison avec les résultats des mesures effectuées au SPS du CERN et vers l'avant dans PHENIX a conduit à la spéculation que la régénération, un mécanisme de production des J/psi par association de quarks c et c-bar non corrélés, pourrait jouer un rôle important dans les collisions d'ion lourds les plus centraux. Le flot elliptique du J/psi en fonction de pT, une autre mesure présentée dans ce travail, est un outil potentiel pour tester le scénario de la régénération. Malgré l'obstacle statistique, la mesure est une démonstration de la faisabilité d'une mesure du flot elliptique dans un environnement à haute multiplicité.

Un des objectifs principaux de l'expérience PHENIX est l'étude de la matière nucléaire soumise à des conditions extrêmes de température et de densité d'énergie. Dans les collisions ultra-relativistes Au+Au à 200 GeV par paires de nucléon, il serait possible de former un état de la matière pour lequel les quarks et les gluons ne seraient plus liés au sein des nucléons mais pourraient évoluer de façon quasi-libre sur des distances plus grandes que la taille caractéristique de ces derniers. Cet état est dénommé le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). L'étude de la production du J/psi, particule lourde formée d'une paire de quarks charme (c et c_bar), est une des sondes initialement proposée pour étudier le QGP. Une suppression de la production du $\jpsi$ était en effet attendue en présence d'un QGP, en raison de l'écrantage du potentiel de liaison entre les quarks charme le constituant par la présence du milieu dense coloré environnant. De nombreuses mesures du $\jpsi$ ont eu lieu depuis au SPS (CERN) et à RHIC (BNL). Elles ont permis de mettre en évidence non seulement l'existence d'une telle suppression, mais également la présence de mécanismes supplémentaires, rendant plus difficile l'interprétation des résultats correspondants. L'expérience PHENIX est la seule des quatre expériences de RHIC capable de mesurer le J\psi à rapidité positive via sa désintégration en deux muons. En 2007 des collisions Au+Au à une énergie par paire de nucléons dans le centre de masse \sqrt{s_{NN}}=200 GeV ont été réalisées à BNL, ce qui a permis d'augmenter d'un facteur quatre la statistique disponible pour l'étude du $\jpsi$ par rapport aux résultats publiés précédemment. Cette augmentation, ajoutée à la mise en oeuvre de nouveaux détecteurs dans PHENIX, a permis de préciser les mesures précédentes, et de mesurer des observables jusqu'alors inaccessibles telles que l'asymétrie azimutale de la production du J\psi, une grandeur qui devrait permettre de distinguer certains des mécanismes de cette production. Ce manuscrit présente la compréhension actuelle de la production de quarkonia et l'utilisation de cette sonde dans l'étude du QGP. En particulier, la mesure du flot elliptique peut contraindre notre connaissance du milieu formé. L'analyse conduisant à la première mesure de l'anisotropie azimutale du $\jpsi$ à rapidité positive dans les collisions Au+Au à 200~GeV par paire de nucléons est détaillée. Cette mesure devrait permettre de préciser le mécanisme de production du méson, en particulier en ce qui concerne la part de recombinaison des quarks $c$ en $\jpsi$.

On considère le groupe de Heisenberg $\He_n=\R^{2n+1}$ avec la distance de Carnot-Carathéodory $d_c$ et la mesure de Lebegue $\Lg^{2n+1}$. Dans le premier chapitre, dans le cadre du problème du voyageur de commerce géométrique de $\Hei$, on construit une courbe de longueur finie qui ne vérifie pas le critère de Ferrari, Franchi et Pajot au sujet des ensembles contenus dans une courbe rectifiable. On montre aussi une inégalité sur le déterminant jacobien des applications de contraction sur un point qui suivent les géodésiques. Cette inégalité est essentiellement équivalente à la Propriété de Contraction de Mesure $MCP(0,2n+3)$. Grâce à cette proprété on répond positivement au Chapitre 2 à une question d'Ambrosio et Rigot à propos du transport de mesure dans $\He_n$ (travail en commun avec Figalli). Il s'avère en effet que les mesures traversées par une géodésique de l'espace de Wasserstein sont absolument continues dès qu'une extrémité de la géodésique l'est. Au Chapitre 3 on démontre que la Courbure-Dimension $CD(K,N)$ définie par transport de mesure n'est pas vérifiée pour $\He_n$ et que cela vaut quels que soient les paramètres $K\in\R$ et $N\in[1,+\infty]$. On discute aussi d'autres propriétés de courbures dans le cas du groupe de Heisenberg. Le Chapitre 4 est dédié à la correspondance entre l'équation de la chaleur sous-elliptique et le flot de gradient de l'entropie de Bolzmann dans l'espace de Wassertein.

L'accroissement rapide de la puissance des calculateurs actuels et leur interconnexion en grappes et grilles de calcul à l'aide de réseaux rapides, permettent d'envisager, en mode de production, l'utilisation de plusieurs codes de calculs numériques couplés pour la simulation de phénomènes physiques plus complexes. Dans le but d'obtenir des résultats toujours plus précis, un nouveau type de simulation numérique, dont l'objectif est de simuler plusieurs<br />physiques en même temps, est apparu. Ce type d'application est appelé "couplage de code". En effet, plusieurs codes (physiques) sont couplés ou interconnectés an qu'ils communiquent pour réaliser la simulation.<br />Cette thèse s'intéresse aux problématiques liées au couplage à hautes performances de codes parallèles et distribués. L'obtention des performances repose sur la conception d'applications distribuées dont certains composants sont parallélisés et dont les communications sont efcaces. L'idée de bas de cette thèse est d'utiliser un langage de programmation parallèle orienté flot de données (ici Athapascan) dans deux modèles de conception d'applications distribuées ; "modèle appel de procédure à distance (RPC)" et "modèle orienté flux de données (stream-oriented)". Les contributions apportées par ce travail de recherche sont les suivants :<br /><br />- Utilisation d'un langage de flot de données dans un grille RPC de calcul ;<br />Dans le cadre de projet HOMA, les extensions au modèle RPC ont porté d'une part sur la sémantique de contrôle et de communication et d'autre part sur les supports exécutifs pour mieux exploiter le parallélisme. Les résultats théoriques de ces extensions pour une implantation sur le bus logiciel CORBA à l'aide du moteur exécutif KAAPI d'Athapascan et pour l'architecture homogène comme grappe de PC, sont présentés sous la forme d'un modèle de coût d'exécution. Les expériences (élémentaires et sur une application réelle) ont validé ce modèle de coût.<br /><br />- Extension d'un modèle mémoire partagée pour couplage de codes ;<br />An d'étendre la sémantique d'accès aux données partagées du langage Athapascan, nous avons proposé la notion de "collection temporelle". Ce concept permet de décrire la sémantique d'accès de type flux de données. La "collection spatiale" permet de mieux exploiter les données parallèles. Pour préciser la sémantique associée à ces nouvelles notions, nous avons donné une nouvelle définition pour la donnée partagée. Puis dans le cadre de cette définition, nous avons défini trois types de données partagées ; "séquentielle", "collection temporelle" et "collection spatiale".

Dans les environnements d'exécution parallèle, la régulation de charge (ou l'ordonnancement applicatif) est le module responsable du contrôle de l'exécution d'un programme sur les ressources de l'architecture distribuée (processeurs et modules mémoire). En pratique, le choix de la stratégie de régulation la plus performante dépend non seulement de l'application mais doit aussi être adapté en fonction de l'architecture cible. Dès lors, la portabilité d'un code ne peut être assurée que si l'on peut modifier cette stratégie. Dans cette thèse, nous proposons l'utilisation de la description dynamique du flot de données comme l'élément central permettant de séparer le code applicatif de la régulation de charge. Sur cette proposition est basée la construction d'un environnement logiciel, modulaire et générique, qui rend possible la modification ou l'ajustement de la stratégie de régulation de charge. La spécification de cet environnement repose sur l'identification des interfaces de la régulation avec d'une part l'application et d'autre part l'architecture. Cette identification, centrée sur l'exploration macroscopique du flot de données, est originale: nous montrons qu'elle étend d'autres systèmes classiques de régulation de charge. Enfin, la validation expérimentale de cet environnement est réalisée grâce à son intégration dans l'interface de programmation Athapascan-1 de l'environnement Athapascan, du projet APACHE. Différentes stratégies d'ordonnancement, statiques, dynamiques et hybrides, ont ainsi été implantés. Nous présentons les performances de quelques unes de ces stratégies appliquées à des programmes Athapascan-1 sur différentes architectures.