Les interactions ondes de choc/couches limites qui se développent sur les parois des véhicules aéronautiques sont le siège d'instationnarités à des fréquences de l'ordre de la centaine de Hertz qui constituent une source d'excitation aérodynamique. Le projet ANR SPICEX, dans lequel s'inscrit la présente étude, s'attaque à la modélisation numérique de ces phénomènes basses fréquences. On s'intéresse à la dynamique instationnaire du cas d'interaction entre une onde de choc et une couche limite supersonique sur une plaque plane (IOCCL). Un outil numérique de Simulation des Grandes Échelles (SGE) est développé pour les écoulements en régime compressible. Une méthode de capture de choc et une condition d'entrée instationnaire peu coûteuses sont mises en place. Une attention particulière est portée sur la validation de la stratégie numérique adoptée, et notamment sur la modélisation SGE. Des simulations de couche limites turbulentes ainsi que du cas d'IOCCL sont réalisées et permettent d'asseoir les choix numériques adoptés. Une SGE de l'IOCCL instationnaire couvrant plusieurs dizaines de cycles de la dynamique à basses fréquences est également réalisée afin de caractériser cette dernière. Les résultats de l'étude suggèrent que les instationnarités basses fréquences sont liées à une synchronisation globale de l'écoulement, caractérisée par une respiration cyclique de la zone décollée associée à un mouvement de va-et-vient du choc réfléchi, ainsi qu'à une modulation de la couche de mélange. L'étude suggère que le couplage entre la force de rappel exercé par le choc incident et les perturbations issues de la turbulence amont et de la couche de mélange est à l'origine d'une modulation large bande de l'éjection des tourbillons en aval de l'écoulement qui correspond de manière statistique à la dynamique basse fréquence d'intérêt.

Thèse de doctorat : Informatique : Nice : 2006. / Bibliogr. p. 147-154. Résumés en français et en anglais.

Les infrastructures de calcul très haute performance ont connu une croissance rapide en particulier ces dernières années. Cette croissance a toujours été motivée par les besoins accrus en puissance de calcul qu'expriment les scientifiques dans divers domaines. Cependant, ces systèmes devenus de plus en plus larges constituent de gros consommateurs d'électricité et consomment déjà plusieurs mégawatts. Afin de consommer ''moins'' et ''mieux'', nous avons proposé un environnement logiciel qui d'une part, permet de choisir avant de pré-exécuter l'application, les versions de services applicatifs consommant le moins d'énergie, et qui d'autre part, repose sur une grille électrique intelligente pour planifier les réservations des ressources de calcul de ces infrastructures. Cet environnement, appelé SESAMES, a été adapté à deux services applicatifs indispensables au calcul très haute performance : la tolérance aux pannes et la diffusion de données. Des validations expérimentales ont montré que l'on peut réduire la consommation énergétique de chacun des deux services étudiés en s'appuyant sur les estimations énergétiques précises fournies par SESAMES pour n'importe quel contexte d'exécution et pour n'importe quelle plate-forme dotée de wattmètres. Notre méthodologie d'estimation repose sur une description du contexte d'exécution et sur une calibration de la plate-forme d'exécution basée sur la collecte de mesures énergétiques. Des simulations ont démontré que l'ordonnanceur multi-critères des réservations de ressources proposé dans SESAMES, permet de réduire à la fois la consommation énergétique, le coût financier et l'impact environnemental de ces réservations, tout en respectant les contraintes imposées par l'utilisateur et le fournisseur d'énergie.

La tendance actuelle des constructeurs pour le calcul scientifique est à l'utilisation de grappes de machines dont les noeuds comportent un nombre de coeurs toujours plus grand. Le modèle basé uniquement sur MPI laisse peu à peu la place à des modèles mélangeant l'utilisation de threads et de MPI. Ce changement de modèle entraîne de nombreuses problématiques car les implémentations MPI n'ont pas été conçues pour supporter les applications multi-threadées. Dans cette thèse, afin de garantir le bon fonctionnement des communications, nous proposons un module logiciel faisant interagir l'ordonnanceur de threads et la bibliothèque de communication. Ce gestionnaire d'entrées/sorties générique prend en charge la détection des événements du réseau et exploite les multiples unités de calcul présentes sur la machine de manière transparente. Grâce à la collaboration étroite avec l'ordonnanceur de threads, le gestionnaire d'entrées/sorties que nous proposons assure un haut niveau de réactivité aux événements du réseau. Nous montrons qu'il est ainsi possible de faire progresser les communications réseau en arrière-plan et donc de recouvrir les communications par du calcul. La parallélisation de la bibliothèque de communication est également facilité par un mécanisme d'exportation de tâches capable d'exploiter les différentes unités de calcul disponible tout en prenant en compte la localité des données. Les gains obtenus sur des tests synthétiques et sur des applications montre que l'interaction entre la bibliothèque de communication et l'ordonnanceur de threads permet de réduire le coût des communications et donc d'améliorer les performances d'une application. / The current trend of constructors for scientific computation is to build clusters whose node include an increasing number of cores.The classical programming model that is only based on MPI is being replaced by hybrid approaches that mix communication and multi-threading. This evolution of the programming model leads to numerous problems since MPI implementations were not designed for multi-threaded applications. In this thesis, in order to guarantee a smooth behavior of communication, we propose a software module that interact with both the threads scheduler and the communication library. This module, by working closely with the thread scheduler, allows to make communication progress in the background and guarantees a high level of reactivity to network events, even when the node is overloaded. We show that this permits to make communication progress in the background and thus to overlap communication and computation. The parallelization of the communication library is also made easier thanks to a task onloading mechanism that is able to exploit the available cores while taking data locality into account. The results we obtain on synthetic application as well as real-life applications show that the interaction between the thread scheduler and the communication library allows to reduce the overhead of communication and thus to improve the application performance.

Le niveau de complexité des défis auxquelles font face les sociétés contemporaines exige le développement de solutions basées sur la combinaison de compétences de multiples acteurs. Cette intelligence collective émerge de la capacité des acteurs de réaliser des projets dans lesquelles leurs actions sont hautement interdépendantes. Le système pédagogique traditionnel fait face à des limitations structurelles pour former les étudiants à cette pratique que nous caractérisons de conception collaborative. Malgré le fait que le modèle de l’apprentissage basé sur l’atelier est avant tout utilisé dans une approche individuelle d’auteur, ce système singulier qui distingue les études d’architectures depuis 300 ans s’avère être un processus d’apprentissage hautement collectif. Nous soutenons que le W-AU est une évolution de ce modèle qui, en reconfigurant certains de ses paramètres, est devenu une approche efficace pour la formation à la conception collaborative. Grâce à un ancrage historique du W-AU, une typologie de ses pratiques contemporaines, et une recherche-action menée dans 3 cas spécifiques, cette recherche identifie les forces et les limites de ce modèle. Ce travail met en lumière, entre autres, les rôles de certains acteurs clés et les gouvernances propres à servir de médiation au processus de collaboration. Par ailleurs, l'appropriabilité, l'exotisme et l'interaction collective des structures du système se révèlent être des caractéristiques clés pour catalyser le processus collaboratif. Enfin, cette thèse souligne que, malgré une pratique répandue, les spécificités du W-AU doivent être mieux comprises et maîtrisées pour soutenir efficacement la conception collaborative. / The complexity level of challenges that face contemporary societies requires the development of solutions based on combinations of skills from multiple actors. This collective intelligence emerges from the capacity of actors to carry out projects in which their actions are highly interdependent. The traditional pedagogical system faces structural limitations in training students in this interdependent practice that we characterize as collaborative design. Despite the fact that studio-based learning model is mostly used in an individual authoring approach, this singular system which typify the architecture studies for the last 300 years, reveal a highly collective learning process. In this thesis, we argue that the Design Charrette is an evolution of this model which, by reconfiguring some of its parameters, has become a proper approach for collaborative design. Through a historical and theoretical anchor of the Design Charrette, a typology of its contemporary practices, and through action research conducted within 3 specific cases, this research identifies the potential strengths and limitations of the Design Charrette as a model for training students in collaborative design. Among the findings, this work highlights some key actors roles and governance configurations proper to mediate the collaborative process. It draws attention that appropriability, exoticism and collective interaction of the system structures, are key factors to catalyse collaborative design process. Finally, this work point to the fact that, despite the widespread practice of the Design Charrette, its specifics settings need to be better known to support effectively collaborative design process. / A complexidade dos desafios que as sociedades contemporâneas enfrentam requer a concepção de soluções baseadas na mobilização das habilidades de múltiplos atores. Esta inteligência coletiva emerge da capacidade desses atores conduzirem projetos nos quais suas ações são altamente interdependentes. No entanto, o sistema tradicional de ensino, que está baseado em uma lógica disciplinar de avaliação individual, encontra dificuldades para formar estudantes a este tipo de práticas de concepção colaborativa. Na paisagem da educação de nível superior, o ensino da Arquitetura distingue-se da abordagem disciplinar unversitária por utilizar o dispositivo do Atelier, que visa a aprendizagem de competências através de uma abordagem integrativa dos conhecimentos num processo de projeto. Este processo de aprendizagem por meio do projeto é também realizado em um ambiente particular, caracterizado por padrões espaciais, temporais, físicos e sociais singulares. Embora o sistema de avaliação seja feito da mesma forma que o modelo umiversitário tradicional, que é estruturado em função de um trabalho individual, este dispositivo pedagógico se difere em primeiro lugar, pela postura de autor que o aluno deve demonstrar, e em segundo lugar, pela dinâmica coletiva de aprendizagem que é implementado neste ambiente particular de fornação. A partir dessas constatações, defendemos a tese de que o Atelier de Arquitetura é um dispositivo pedagógico capaz de formar à concepção colaborativa, desde que alguns dos seus parâmetros sejam reconfigurados. Nesta perspectiva, nós identificamos o atelier intensivo de curta duração como uma evolução contemporânea do dispositivo do Atelier que, graças a uma concentração de alguns dos seus parâmetros (espaciais, temporais, físicos e sociais), tornou-se um lugar de experimentação concreta da prática e da aprendizagem da concepçãocolaborativa. Nessa pesquisa, nós usamos o acrônimo "W-AU" (Workshop de Arquitetura e Urbanismo) para falar do atelier intensivo de curta duração, a fim de distingui-lo de sua versão longa. Para defender esta tese, em primeiro lugar, nós definimos o atelier tradicional através de uma perspectiva histórica, além de analisarmos sua estrutura e seu funcionamento para então identificar como este dispositivo dialoga com a noção de concepção colaborativa. Em seguida, nós realizamos uma tipologia do W-AU, em função de suas diferentes práticas contemporâneas, para situar três estudos de caso a partir dos quais, nós descrevemos diferentes implementações da concepção colaborativa. Esta análise nos permite trazer à luz o papel-chave dos diferentes atores, da configuração da governança e da configuração dos parâmetros do ambiente, visando promover o processo de concepção colaborativa. Esta pesquisa consiste portanto em identificar as potencialidades e limitações oferecidos pelo W-AU para a formação à concepção colaborativa nos estudos de Arquitetura. Dada a diversidade das variáveis que estão em jogo na implementação deste ambiente colaborativo, a ambição desta contribuição não é propor um procedimento-padrão para a realização deste gênero de dispositivo, mas sim identificar e divulgar algumas ferramentas e estratégias sucetíveis de serem mobilizadas pelos atores da concepção colaborativa, visando facilitar e otimizar a sua abordagem.

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

Cette thèse cherche à optimiser les communications des applications de calcul intensif s'exécutant sur des grappes de PC. En raison de l'usage massif de processeurs multicoeurs, il est désormais impératif de gérer un grand nombre de flux de communication concurrents. Nous avons mis en évidence et analysé les performances décevantes des solutions actuelles dans un tel contexte. Nous avons ainsi proposé une architecture de communication centrée sur l'arbitrage de l'accès aux matériels. Son originalité réside dans la dissociation de l'activité de l'application de celle des cartes réseaux. Notre modèle exploite l'intervalle de temps introduit entre le dépot des requêtes de communication et la disponibilité des cartes réseaux pour appliquer des optimisations de manière opportuniste. NewMadeleine implémente ce concept et se révèle capable d'exploiter les réseaux les plus performants du moment. Des tests synthétiques et portages d'implémentations caractéristiques de MPI ont permis de valider l'architecture proposée. / The aim of this thesis is to optimize the communications of high performance applications, in the context of clusters computing. Given the massive use of multicore architectures, it is now crucial to handle a large number of concurrent communication flows. We highlighted and analyzed the shortcomings of existing solutions. We therefore designed a new way to schedule communication flows by focusing on the activity of the network cards. Its novelty consists in untying the activity of applications from that of the network cards. Our model takes advantage of the delay that exists between the deposal of the communication requests and the moment when the network cards become idle in order to apply some opportunistic optimizations. NewMadeleine implements this model, thus making possible to exploit last generation high speed networks. The approach of NewMadeleine is not only validated by synthetical tests but also by real applications.

Dans cette thèse, nous proposons un flot de conception pour le développement d'applications de traitement du signal systématique implémentées sur FPGA. Nous utilisons une approche Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) pour la mise en oeuvre de ce flot de conception, dont la spécification des applications est décrite en UML. La première contribution de cette thèse réside dans la création d'un métamodèle isolant les concepts utilisés au niveau RTL. Ces concepts sont extraits d'implémentations matérielles dédiées de tâches à fort parallélisme de données. Par ailleurs, ce métamodèle considère la technologie d'implémentation FPGA et propose différents niveaux d'abstractions d'un même FPGA. Ces multiples niveaux d'abstractions permettent un raffinement des implémentations matérielles.<br /><br />La seconde contribution est le développement d'un flot de compilation permettant la transformation d'une application modélisée à haut niveau d'abstraction (UML) vers un modèle RTL. En fonction des contraintes de surfaces disponibles (technologie FPGA), le flot de conception optimise le déroulement des boucles et le placement des tâches. Le code VHDL produit est directement simulable et synthétisable sur FPGA. À partir d'applications modélisées en UML, nous produisons automatiquement un code VHDL.<br /><br />Le flot de conception proposé a été utilisé avec succès dans le cadre de sécurité automobile ; un algorithme de détection d'obstacles a été automatiquement généré depuis sa spécification UML.

Les architectures des machines de calcul sont de plus en plus complexes et hiérarchiques, avec des processeurs multicœurs, des bancs mémoire distribués, et de multiples bus d'entrées-sorties. Dans le cadre du calcul haute performance, l'efficacité de l'exécution des applications parallèles dépend du coût de communication entre les tâches participantes qui est impacté par l'organisation des ressources, en particulier par les effets NUMA ou de cache. Les travaux de cette thèse visent à l'étude et à l'optimisation des communications haute performance sur les architectures hiérarchiques modernes. Ils consistent tout d'abord en l'évaluation de l'impact de la topologie matérielle sur les performances des mouvements de données, internes aux calculateurs ou au travers de réseaux rapides, et pour différentes stratégies de transfert, types de matériel et plateformes. Dans une optique d'amélioration et de portabilité des performances, nous proposons ensuite de prendre en compte les affinités entre les communications et le matériel au sein des bibliothèques de communication. Ces recherches s'articulent autour de l'adaptation du placement des tâches en fonction des schémas de transfert et de la topologie des calculateurs, ou au contraire autour de l'adaptation des stratégies de mouvement de données à une répartition définie des tâches. Ce travail, intégré aux principales bibliothèques MPI, permet de réduire de façon significative le coût des communications et d'améliorer ainsi les performances applicatives. Les résultats obtenus témoignent de la nécessité de prendre en compte les caractéristiques matérielles des machines modernes pour en exploiter la quintessence.

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre des recherches menés sur la concep- tion et implémentation des systèmes sur puce à hautes performances afin d'accélérer et faciliter la conception ainsi que la mise en œuvre des applications de traitement systématique à parallélisme de données massif. Nous définissons dans ce travail un système SIMD massivement parallèle sur puce nommé mppSoC : massively paral- lel processing System on Chip. Ce système est générique et paramétrique pour s'adapter à l'application. Nous proposons une démarche de conception rapide et modulaire pour mppSoC. Cette conception se base sur un assemblage de composants ou IPs. À cette fin, une bibliothèque mppSoCLib est mise en place. Le concepteur pourra directement choisir les composants nécessaires et définir les paramètres du système afin de construire une configuration SIMD répondant à ses besoins. Une chaîne de génération automatisée a été développée. Cette chaîne permet la génération automatique du code VHDL d'une configuration mppSoC modélisée à haut niveau d'abstraction (UML). Le code VHDL produit est directement simulable et synthétisable sur FPGA. Cette chaîne autorise la définition à un haut niveau d'abstraction d'une configuration adéquate à une application donnée. À partir de la simulation du code généré automatiquement, nous pouvons modifier la configuration dans une démarche d'exploration pour le moment semi-automatique. Nous validons mppSoC dans un contexte applicatif réel de traitement vidéo à base de FPGA. Dans ce même contexte, une comparaison entre mppSoC et d'autres systèmes montre les performances suffisantes et l'efficacité de mppSoC.