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A synchronous functional language with integer clocks / Un langage synchrone fonctionnel avec horloges entièresGuatto, Adrien 07 January 2016 (has links)
Cette thèse traite de la conception et implémentationd’un langage de programmation pour les systèmes detraitement de flux en temps réel, comme l’encodagevidéo. Le modèle des réseaux de Kahn est bien adaptéà ce domaine et y est couramment utilisé. Dans cemodèle, un programme consiste en un ensemble deprocessus parallèles communicant à travers des filesmono-producteur, mono-consommateur. La force dumodèle réside en son déterminisme.Les langages synchrones fonctionnels comme Lustresont dédiés aux systèmes embarqués critiques. Un programmeLustre définit un réseau de Kahn synchronequi peut être exécuté avec des files bornées et sans blocage.Cette propriété est garantie par un système detypes dédié, le calcul d’horloge, qui établit une échellede temps globale à un programme. Cette échelle detemps globale est utilisée pour définir les horloges, sé-quences booléennes indiquant pour chaque file, et àchaque pas de temps, si un processus produit ou consommeune donnée. Cette information sert non seulementà assurer la synchronie mais également à générerdu logiciel ou matériel à état fini.Nous proposons et étudions les horloges entières, unegénéralisation des horloges booléennes autorisant desentiers naturels arbitrairement grands. Les horlogesentières décrivent la production ou consommation deplusieurs valeurs depuis une même file au cours d’uninstant. Nous les utilisons pour définir la constructiond’échelle de temps locale, qui peut masquer despas de temps cachés par un sous-programme au contexteenglobant.Ces principes sont intégrés à un calcul d’horloge pourun langage fonctionnel d’ordre supérieur. Nous étudionsses propriétés et prouvons en particulier que lesprogrammes bien typés ne bloquent pas. Nous compilonsles programmes typés vers des circuits numériquessynchrones en adaptant le schéma de générationde code dirigé par les horloges de Lustre. L’informationde typage contrôle certains compromis entre temps etespace dans les circuits générés. / This thesis addresses the design and implementationof a programming language for real-time streaming applications,such as video decoding. The model of Kahnprocess networks is a natural fit for this area and hasbeen used extensively. In this model, a program consistsin a set of parallel processes communicating via singlereader, single writer queues. The strength of the modellies in its determinism.Synchronous functional languages such as Lustre arededicated to critical embedded systems. A Lustre programdefines a synchronous Kahn process network, thatis, which can be executed using finite queues and withoutdeadlocks. This is enforced by a dedicated type system,the clock calculus, which establishes a global timescale throughout a program. The global time scale isused to define clocks: per-queue boolean sequences indicating,for each time step, whether a process producesor consumes a token in the queue. This information isused both for enforcing synchrony and for generatingfinite-state software or hardware.We propose and study integer clocks, a generalizationof boolean clocks featuring arbitrarily big natural numbers.Integer clocks model the production or consumptionof several values from the same queue in the courseof a time step. We then rely on integer clocks to definethe local time scale construction, which may hide timesteps performed by a sub-program from the surroundingcontext.These principles are integrated into a clock calculus fora higher-order functional language. We study its properties,proving among other results that well-typed programsdo not deadlock. We adjust the clock-directedcode generation scheme of Lustre to generate finite-statedigital synchronous circuits from typed programs. Thetyping information controls certain trade-offs betweentime and space in the generated circuits.
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Sur l’utilisation du langage de programmation Scheme pour le développement de jeux vidéoSt-Hilaire, David 10 1900 (has links)
Ce mémoire vise à recenser les avantages et les inconvénients de
l'utilisation du langage de programmation fonctionnel dynamique
Scheme pour le développement de jeux vidéo. Pour ce faire, la
méthode utilisée est d'abord basée sur une approche plus théorique. En
effet, une étude des besoins au niveau de la programmation exprimés
par ce type de développement, ainsi qu'une description détaillant les
fonctionnalités du langage Scheme pertinentes au développement de
jeux vidéo sont données afin de bien mettre en contexte le sujet. Par
la suite, une approche pratique est utilisée en effectuant le
développement de deux jeux vidéo de complexités croissantes: Space Invaders et
Lode Runner. Le développement de ces jeux vidéo a mené à l'extension du
langage Scheme par plusieurs langages spécifiques au domaine et
bibliothèques, dont notamment un système de programmation orienté
objets et un système de coroutines. L'expérience acquise par le
développement de ces jeux est finalement comparée à celle d'autres
développeurs de jeux vidéo de l'industrie qui ont utilisé Scheme
pour la création de titres commerciaux. En résumé, l'utilisation de ce
langage a permis d'atteindre un haut niveau d'abstraction favorisant
la modularité des jeux développés sans affecter les performances de
ces derniers. / This master's thesis aims at pinpointing the pros and cons of using
the dynamic functionnal language Scheme for developing video
games. The method used is first based on a theoretical
approach. Indeed, the specific requirements for video game programming
and a detailed description of relevant Scheme features are presented.
Then, a practical approach is taken by presenting two video games
developed using the Scheme language: Space Invaders and Lode Runner. Their
development resulted in the creation of various domain-specific
languages and libraries, such as an objec- oriented system and a
coroutine system. Each of these are presented separately in their respective
chapter. Finally, the experience achieved in this process is compared
to the experience acquired by some video game companies that also used
Scheme for the developpement of their titles. The use of
Scheme allowed us to perform various high-level abstractions that
improved the modularity of the video games developed, without
affecting their performance.
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Implantation des futures sur un système distribué par passage de messagesLasalle-Ratelle, Jérémie 08 1900 (has links)
Ce mémoire présente une implantation de la création paresseuse de tâches desti-
née à des systèmes multiprocesseurs à mémoire distribuée. Elle offre un sous-ensemble des fonctionnalités du Message-Passing Interface et permet de paralléliser certains problèmes qui se partitionnent difficilement de manière statique grâce à un système de
partitionnement dynamique et de balancement de charge. Pour ce faire, il se base sur le
langage Multilisp, un dialecte de Scheme orienté vers le traitement parallèle, et implante
sur ce dernier une interface semblable à MPI permettant le calcul distribué multipro-
cessus. Ce système offre un langage beaucoup plus riche et expressif que le C et réduit
considérablement le travail nécessaire au programmeur pour pouvoir développer des
programmes équivalents à ceux en MPI. Enfin, le partitionnement dynamique permet
de concevoir des programmes qui seraient très complexes à réaliser sur MPI. Des tests
ont été effectués sur un système local à 16 processeurs et une grappe à 16 processeurs
et il offre de bonnes accélérations en comparaison à des programmes séquentiels équiva-
lents ainsi que des performances acceptables par rapport à MPI. Ce mémoire démontre
que l’usage des futures comme technique de partitionnement dynamique est faisable sur
des multiprocesseurs à mémoire distribuée. / This master’s thesis presents an implementation of lazy task creation for distributed
memory multiprocessors. It offers a subset of Message-Passing Interface’s functionality
and allows parallelization of some problems that are hard to statically partition thanks
to its dynamic partitionning and load balancing system. It is based on Multilisp, a
Scheme dialect for parallel computing, and implements an MPI like interface on top
of it. It offers a richer and more expressive language than C and simplify the work
needed to developp programs similar to those in MPI. Finally, dynamic partitioning
allows some programs that would be very hard to develop in MPI. Tests were made
on a 16 cpus computer and on a 16 cpus cluster. The system gets good accelerations
when compared to equivalent sequential programs and acceptable performances when
compared to MPI. It shows that it is possible to use futures as a dynamic partitioning
method on distributed memory multiprocessors.
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Sur l’utilisation du langage de programmation Scheme pour le développement de jeux vidéoSt-Hilaire, David 10 1900 (has links)
Ce mémoire vise à recenser les avantages et les inconvénients de
l'utilisation du langage de programmation fonctionnel dynamique
Scheme pour le développement de jeux vidéo. Pour ce faire, la
méthode utilisée est d'abord basée sur une approche plus théorique. En
effet, une étude des besoins au niveau de la programmation exprimés
par ce type de développement, ainsi qu'une description détaillant les
fonctionnalités du langage Scheme pertinentes au développement de
jeux vidéo sont données afin de bien mettre en contexte le sujet. Par
la suite, une approche pratique est utilisée en effectuant le
développement de deux jeux vidéo de complexités croissantes: Space Invaders et
Lode Runner. Le développement de ces jeux vidéo a mené à l'extension du
langage Scheme par plusieurs langages spécifiques au domaine et
bibliothèques, dont notamment un système de programmation orienté
objets et un système de coroutines. L'expérience acquise par le
développement de ces jeux est finalement comparée à celle d'autres
développeurs de jeux vidéo de l'industrie qui ont utilisé Scheme
pour la création de titres commerciaux. En résumé, l'utilisation de ce
langage a permis d'atteindre un haut niveau d'abstraction favorisant
la modularité des jeux développés sans affecter les performances de
ces derniers. / This master's thesis aims at pinpointing the pros and cons of using
the dynamic functionnal language Scheme for developing video
games. The method used is first based on a theoretical
approach. Indeed, the specific requirements for video game programming
and a detailed description of relevant Scheme features are presented.
Then, a practical approach is taken by presenting two video games
developed using the Scheme language: Space Invaders and Lode Runner. Their
development resulted in the creation of various domain-specific
languages and libraries, such as an objec- oriented system and a
coroutine system. Each of these are presented separately in their respective
chapter. Finally, the experience achieved in this process is compared
to the experience acquired by some video game companies that also used
Scheme for the developpement of their titles. The use of
Scheme allowed us to perform various high-level abstractions that
improved the modularity of the video games developed, without
affecting their performance.
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Implantation des futures sur un système distribué par passage de messagesLasalle-Ratelle, Jérémie 08 1900 (has links)
Ce mémoire présente une implantation de la création paresseuse de tâches desti-
née à des systèmes multiprocesseurs à mémoire distribuée. Elle offre un sous-ensemble des fonctionnalités du Message-Passing Interface et permet de paralléliser certains problèmes qui se partitionnent difficilement de manière statique grâce à un système de
partitionnement dynamique et de balancement de charge. Pour ce faire, il se base sur le
langage Multilisp, un dialecte de Scheme orienté vers le traitement parallèle, et implante
sur ce dernier une interface semblable à MPI permettant le calcul distribué multipro-
cessus. Ce système offre un langage beaucoup plus riche et expressif que le C et réduit
considérablement le travail nécessaire au programmeur pour pouvoir développer des
programmes équivalents à ceux en MPI. Enfin, le partitionnement dynamique permet
de concevoir des programmes qui seraient très complexes à réaliser sur MPI. Des tests
ont été effectués sur un système local à 16 processeurs et une grappe à 16 processeurs
et il offre de bonnes accélérations en comparaison à des programmes séquentiels équiva-
lents ainsi que des performances acceptables par rapport à MPI. Ce mémoire démontre
que l’usage des futures comme technique de partitionnement dynamique est faisable sur
des multiprocesseurs à mémoire distribuée. / This master’s thesis presents an implementation of lazy task creation for distributed
memory multiprocessors. It offers a subset of Message-Passing Interface’s functionality
and allows parallelization of some problems that are hard to statically partition thanks
to its dynamic partitionning and load balancing system. It is based on Multilisp, a
Scheme dialect for parallel computing, and implements an MPI like interface on top
of it. It offers a richer and more expressive language than C and simplify the work
needed to developp programs similar to those in MPI. Finally, dynamic partitioning
allows some programs that would be very hard to develop in MPI. Tests were made
on a 16 cpus computer and on a 16 cpus cluster. The system gets good accelerations
when compared to equivalent sequential programs and acceptable performances when
compared to MPI. It shows that it is possible to use futures as a dynamic partitioning
method on distributed memory multiprocessors.
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Translating relational queries into iterative programsFreytag, Johann Christoph, January 1900 (has links)
Thesis (Ph. D.)--Harvard University, 1985. / Includes bibliographical references (p).
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