Élaboration d'une phase d'optimisation de haut niveau et de recherche d'un compromis surface-vitesse dans un compilateur de silicium SYCO. L'optimisation consiste a détecter et a fusionner les instructions qui peuvent être exécutées en parallèle

Cette thèse se place dans le cadre de la modélisation et de l'analyse de systèmes parallèles et répartis. Plus précisément, nous nous intéressons à la modélisation, la vérification et la supervision de systèmes, composés d'entités indépendantes interagissant localement par mémoire partagée et globalement par échange asynchrone de messages.<br /><br />Dans ce contexte, plutôt que de modéliser séparément chaque entité, puis d'analyser les comportements qui peuvent se produire lorsque ces entités interagissent, nous fournissons une théorie permettant de modéliser globalement le système considéré tout en conservant des propriétés de vérification et de supervision décidables. Cette théorie se base sur le formalisme des ordres partiels étiquetés (appelés "pomsets").<br /><br />Dans ce but, nous définissons le modèle des HMSC causaux qui étend le formalisme des HMSC en autorisant, comme pour les traces de Mazurkiewicz, certains événements à commuter sur chaque processus. Nous montrons, tout d'abord, qu'une restriction syntaxique des HMSC causaux a le même pouvoir d'expression que les réseaux bornés d'automates mixtes, un modèle qui étend les réseaux d'automates asynchrones de Zielonka et les réseaux d'automates communicants. De plus, nous montrons que les méthodes classiques de model-checking de systèmes séquentiels peuvent s'appliquer aux modèles plus concis basés sur les pomsets, comme les HMSC causaux, sans perte d'efficacité. Enfin, nous proposons des méthodes de traitement efficace d'observations volumineuses d'exécutions réparties, ainsi que des techniques de supervision, telles que le diagnostic ou la corrélation d'événements, qui utilisent des modèles basés sur les pomsets.

L'étude des principaux domaines d'application et des techniques essentielles du traitement d'images permet de dégager des interrogations directes pour le concepteur d'architectures d'ordinateurs. Quelques unes des voies possibles pour leurs solutions matérielles sont ensuite présentées dans leurs principes et a l'aide d'exemples. Présentation de deux études : la machine ROMULARD (multi-microprocesseur) pour la saisie et le traitement d'images et le systeme KIDS, architecture plus ambitieuse alliant les aspects logiciels et matériels.

On décrit à travers un exemple simple un probleme de gestion des ressources décrites par l'utilisateur. Cet exemple permet de mettre en évidence deux caractéristiques peu habituelles dans les problèmes de gestion des ressources. On propose une technique de contrôle du parallélisme qui tient compte des caractéristiques citées. On considère un environnement reparti ou les accès à une ressource peuvent être demandés à partir des sites autres que celui où la ressource est implémentée. On décrit le fonctionnement de la proposition dans cet environnement ainsi qu'un ensemble d'outils suffisants pour la mettre en œuvre.

On s'intéresse à la propagation des ondes laser dans le cadre de l'interaction laser plasma. On utilise une stratégie basée sur une méthode de décomposition de domaine associée à une méthode de Krylov et un solveur rapide. Le parallélisme est de type hybride MPI/multithreading. Des calculs sur 256 processeurs sont effectués.

Cette thèse porte sur le traitement rapide des informations visuelles contenues dans les scènes naturelles. Elle s'articule en deux chapitres constitués chacun d'une revue de la littérature et d'articles présentant des travaux expérimentaux réalisés au cours de celle-ci.<br />Le chapitre 1 s'intéresse tout d'abord au degré de parallélisme dans le traitement des scènes naturelles.<br />Contrairement aux modèles sériels qui postulent que les objets sont analysés l'un après l'autre, une revue<br />détaillée de la littérature suggère une grande part de parallélisme dans le traitement visuel. Les deux<br />premiers articles de cette thèse portent sur la catégorisation d'objets dans les scènes naturelles et suggèrent que l'interférence entre représentations d'objets aurait lieu principalement au niveau décisionnel, probablement dans les aires frontales. La seconde partie du chapitre 1 s'intéresse au parallélisme de traitement qui permet d'extraire le sens du contexte général d'une scène. L'article 3 décrit l'efficacité du système visuel à extraire rapidement le sens global d'une scène et suggère que celui-ci pourrait interagir en parallèle avec la catégorisation des objets. L'article 4 tente de mieux cerner la participation des facteurs visuels ascendants et descendants dans l'analyse des scènes naturelles. Parmi toutes les catégories, les visages humains pourraient être traités de façon très particulière. <br />Le chapitre 2 discute certains arguments en faveur d'une spécificité des mécanismes impliqués. Des explications alternatives y sont proposées permettant d'envisager un modèle unique de traitement visuel pour toutes les catégories d'objets. L'article 5 montre qu'au niveau comportemental les visages d'êtres humains dans des scènes naturelles ne sont pas traités plus rapidement que d'autres catégories d'objets familiers. L'article 6 tente de déterminer le temps de traitement de ces stimuli au niveau électrophysiologique. Plusieurs hypothèses sont discutées. L'article 7 montre que la N170 n'est pas aussi spécifique des visages d'êtres humains que communément admis. Ce qui semble leur être spécifique est l'ampleur de l'effet d'inversion<br />au niveau comportemental et électrophysiologique. Tous ces résultats sont discutés dans le cadre des<br />modèles actuels du traitement visuel.

Qu'il s'agisse de téléphones portables ou de serveurs web, d'applets ou de paquets réseau, les systèmes matériels et logiciels sont contraints par des limitations sur les ressources telles que la mémoire, l'utilisation du disque ou les connexions au réseau. En particulier, il est nécessaire de contrôler l'allocation et la désallocation des ressources ainsi que le respect de protocoles, afin de prévenir les dépassements de capacité ou d'autres formes d'attaque ou d'accidents. Ce aspect, pourtant central dans la conception d'applications mobiles et communicantes, est ignoré par la majorité des algèbres de processus. Afin de contribuer à résoudre ce problème, nous avons étudié la notion de ressources. Nous avons formalisé cette notion dans le contexte de calculs conçus autour de la mobilité de sites, tels que les Mobile Ambients, ou de la mobilité de noms, comme le pi-calcul. Nous avons ainsi mis en évidence les mécanismes d'allocation et de désallocation de ressources et dégagé des méthodes pour prendre en compte les ressources et de les réutiliser intelligemment. De plus, les systèmes de types que nous avons conçus permettent de garantir statiquement qu'un système, au cours de son exécution, ne nécessitera pas plus de ressources qu'il n'est autorisé à en utiliser.

Nos travaux abordent le problème de l'efficacité des techniques d'implémentation hautes performances du système de communication. Car si les principes généraux sont désormais bien connus, il n'en va pas toujours de même de leur application. Des résultats obtenus sur notre plate-forme expérimentale, nous tirons des conclusions quant aux aspects machine hôte, système, et protocoles. Pour l'aspect machine hôte nous montrons que la parallélisation des piles de communication est décevante et grandement limitée par les contentions d'origine système. Nous montrons également comment la technique ILP, destinée à limiter les accès mémoire, peut être intégrée à la méthode d'accès d'une pile TCP/IP. Les bénéfices de cette technique restent largement dépendants des conditions d'utilisation, de la nature de l'application, et des manipulations de données. Du point de vue système, l'étude de deux environnements d'exécution de protocoles opposés, BSD et Streams, a permis d'identifier leurs faiblesses, et notamment pourquoi l'environnement Streams actuel n'est pas adapté aux hautes performances. Nous en déduisons un ensemble de principes qu'un environnement performant se doit de respecter. L'architecture de la pile de communication est essentielle. Nous montrons qu'une architecture démultiplexée, avec des chemins de données directs entre applications et drivers réseaux, permet un excellent support du contrôle de flux local et des mécanismes systèmes de QoS. En revanche, les implémentations de niveau utilisateur souffrent de nombreuses limitations. Elles sont cependant indispensables à certaines techniques. Du point de vue protocoles, nous montrons que la présence d'options dans les en-têtes de paquets n'est pas contraire à l'obtention de bonnes performances. A la notion trop rigide d'en-têtes de taille fixe nous substituons celle d'en-tétes de taille prédictible. Enfin, il ressort deux notions clés de ces travaux, la simplicité et la flexibilité, dont dépendent les performances et les fonctionnalités du système de communication.

L'un des enjeux les plus importants à l'heure actuelle pour l'utilisation efficace d'une architecture parallèle est le développement de techniques de régulation de charge appropriées. La mise en oeuvre d'un système logique parallèle efficace se heurte également à cette même exigence. Cette thèse est consacrée à l'étude des mécanismes et stratégies d'évaluation parallèles pour la conception et la réalisation de l'environnement de programmation Prolog parallèle PLoSys. PLoSys se place dans la catégorie des systèmes logiques adoptant un modèle d'exécution multi-séquentiel. Ce modèle exploite automatiquement le parallélisme OU inhérent à la sémantique des programmes Prolog "pur" sur des architectures sans mémoire commune. Dans cette classe de systèmes, la parallélisation est guidée dynamiquement par la stratégie de régulation adoptée en fonction des ressources de calcul disponibles. Afin d'élaborer une fonction de régulation de charge appropriée, nous avons choisi l'utilisation d'une technique de modélisation dans le but d'émuler le comportement réel du système sur une architecture parallèle existante. Notre approche repose sur la représentation de l'exécution d'un programme PROLOG par un graphe de tâches acyclique. L'exécution de ce graphe de tâches permet l'émulation de l'évaluation du programme PROLOG sur l'architecture ciblée. Nous analysons les principaux problèmes liés à la conception d'une fonction de régulation de charge efficace, pour le système PLoSys, à travers un environnement d'évaluation implanté sur un réseau de Transputers : le MegaNode. Les principaux résultats d'analyse des différentes stratégies de régulation de charge sont présentés et évalués.

Nous abordons ici la thématique des opérateurs et processeurs flot de données dédiés au traitement d'images et orientés vers la morphologie mathématique. L'objectif principal est de proposer des architectures performantes capables de réaliser les opérations simples de ce corpus mathématique afin de proposer des opérateurs morphologiques avancés. Ces dernières années, des algorithmes astucieux ont été proposés avec comme objectif de réduire la quantité des calculs nécessaires à la réalisation de transformations telle que la ligne de partage des eaux. Toutefois, les mises en œuvre proposées font souvent appel à des structures de données complexes qui sont difficiles à employer sur des machines différentes des processeurs généralistes monocœurs. Les processeurs standard poursuivant aujourd'hui leur évolution vers une augmentation du parallélisme, ces implémentations ne nous permettent pas d'obtenir les gains de performance escomptés à chaque nouvelle génération de machine. Nous proposons alors des mises en œuvre rapides des opérations complexes de la morphologie mathématique par des machines exploitant fortement le parallélisme intrinsèque des opérations basiques. Nous étudions dans une première partie les processeurs de voisinage travaillant directement sur un flot de pixels et nous proposons différentes méthodologies de conception rapide de pipelines dédiés à une application. Nous proposons également une structure de pipeline programmable via l'utilisation de processeurs vectoriels avec différentes possibilités de chaînage. Enfin, une étude avec des machines est proposée afin d'observer la pertinence de notre approche.