Reproduction de : Mémoire d'ingénieur : [informatique] : Grenoble, CNAM : 1973. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 197-198.

Th. 3e cycle--Trait. de l'inf.--Paris 11--Orsay, 1978. N°: 2406.

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Les grappes de calcul sont constituées par l'interconnexion de stations de travail par un réseau plus ou moins performant. Elles rencontrent un large succès dans le domaine du calcul scientifique. De nombreux protocoles et interfaces de programmation ont été développés pour exploiter ces grappes tels que Posix Threads, Marcel, Open MP, Socket, MPI, Madeleine, GM/Myrinet, Corba, etc. Pourtant la programmation d'une application ou le portage d'un environnement de programmation parallèle sur ces grappes est un travail difficile du fait de la complexité et la variété des caractéristiques de ces architectures et des bibliothèques disponibles. L'objectif de cette thèse est de définir et d'évaluer les performances d'INUKTITUT, un interface qui permet de porter efficacement et facilement sur des grappes des applications et des environnements de programmation parallèle de haut niveau comme Athapascan. INUKTITUT contient des fonctions pour multiprogrammation légère et pour les communications à base de message actif : le parallélisme intra-nœuds des processus, est géré à l'aide de processus légers communiquant par la mémoire partagée ; le parallélisme inter-nœuds est exploité par des communications basées sur des messages actifs. INUKTITUT est porté avec succès sur des systèmes aussi différents que Linux, Unix, MacOS X, Windows au dessus de TCP/IP, Myrinet ou Corba. Ce mémoire présente l'architecture d'INUKTITUT et les résultats d'évaluation des performances. Les deux applications principales utilisant INUKTITUT sont : Athapascan, un environnement de programmation parallèle et les KaTools, des outils pour le déploiement efficace de grandes grappes.

Athapascan-0b est un noyau exécutif pour machines parallèles supportant la multiprogrammation légère. Athapascan-0b permet un développement portable d'applications parallèles irrégulières et une exécution efficace de celles-ci sur un grand nombre de plates-formes. Ce document commence par la présentation du cadre dans lequel s'inscrit Athapascan-0b, à savoir les communications, la multiprogrammation légère et l'intégration de ces deux fonctionnalités. Sont ensuite présentes les concepts structurant Athapascan-0b ainsi que son interface de programmation. La problématique d'une intégration de communications et de multiprogrammation légère est posée, la réalisation d'Athapascan-0b est décrite et plus précisement le choix d'implantation, à savoir un mariage de bibliothèques existantes de multiprogrammation légère et de communications. Enfin, la performance d'Athapascan-0b est evaluée, comparée à la performance des bibliothèques au dessus desquelles il a été développé. L'exécution de quelques exemples est analysée afin de mieux comprendre les mécanismes en jeu.

L'accroissement d'efficacité des réseaux d'interconnexion et la vulgarisation des machines multiprocesseurs permettent la réalisation de machines parallèles à mémoire distribuée de faible coût: les grappes de multiprocesseurs. Elles nécessitent l'exploitation à la fois du parallélisme à grain fin, interne à un multiprocesseur offert par la multiprogrammation légère, et du parallélisme à gros grain entre les différents multiprocesseurs. L'exploitation simultanée de ces deux types de parallélisme exige une méthode de communication entre les processus légers qui ne partagent pas le même espace d'adressage. Le travail de cette thèse porte sur le problème de l'intégration de la multiprogrammation légère et des communications sur grappes de multiprocesseurssymétriques (SMP). Il porte plus précisément sur l'évaluation et le réglage dunoyau exécutif ATHAPASCAN-0 sur ce type d'architecture. ATHAPASCAN-0 est un noyau exécutif,portable, développé au sein du projet APACHE (CNRS-INPG-INRIA-UJF), qui combinela multiprogrammation légère et la communication par échange de messages. La portabilité est assurée par une organisation en couches basée sur les standards POSIX threads et MPI largement répandus. ATHAPASCAN-0 étend le modèle de réseaustatique de processus «lourds» communicants tel que MPI, PVM, etc, à celui d'un réseau dynamique de processus légers communicants. La technique de base est la multiprogrammation légère des communications et des calculs. La progression des communications exige la scrutation de l'état du réseau et l'enchaînement des opérations de transferts. L'efficacité repose sur la minimisation de ces opérations. De plus, l'emploi de multiprocesseurs ajoute des problèmes spécifiques dus à l'apparition d'un parallélisme réel entre calcul et communication. Ces problèmes sont présentés et des solutions sont proposées pour l'environnement ATHAPASCAN-0. Ces solutions sont évaluées sur des grappes de multiprocesseurs.

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Nous présentons un support d'exécution pour applications parallèles irrégulières. Par le terme irrégulier nous entendons des applications dont le comportement ne peut pas être prévu indépendamment du problème effectif à résoudre. En conséquence, le calcul d'un «bon» ordonnancement pour de telles applications est impossible. Il est alors nécessaire de permettre l'exécution dynamique et concurrente d'un grand nombre de calculs de grain éventuellement fin, et ce avec un coût minimum pour ne pas grever l'efficacité. L'approche retenue dans le cadre du projet APACHE consiste, pour assurer la portabilité efficace des applications, à exploiter le concept de polyalgorithme et à l'exprimer à l'aide d'une décomposition procédurale parallèle. L'opérateur de base de notre support d'exécution, l'appel de procédure à distance asynchrone, permet d'exprimer une telle décomposition procédurale. Cet opérateur est réalisé par le couplage lâche d'un noyau de multiprogrammation légère et d'un noyau de communication (PVM). Chaque calcul (exécution d'une procédure) est alors réalisé par un fil d'exécution différent. Nous décrivons le modèle de programmation que nous avons retenu, les choix de réalisation et l'implantation effectuée. Nous exposons en particulier le problème du couplage de la progression des calculs et de celle des communications, couplage réalisé à l'aide d'une opération «d'ordonnancement-scrutation». Cette réalisation est ensuite évaluée selon divers critères (portabilité, latence, débit, recouvrement, performances d'une application réelle). Nous présentons en dernier lieu 13 autres supports d'exécution de but semblable: utiliser la multiprogrammation légère pour améliorer le support des applications parallèles de grain variable. Nous tentons en particulier de dégager les grandes lignes de comparaison entre ces exécutifs, et présentons les diverses solutions retenues pour le couplage multiprogrammation légère/communications. Nous terminons par une indication d'un paradigme de programmation plus évolué, extension de la notion de décomposition procédurale parallèle

Les applications de simulation numérique nécessitant la résolution de problèmes d'Équations aux Dérivées Partielles (EDP) sont souvent parallélisées à l'aide d'une méthode de décomposition de domaine. Ces méthodes mathématiques sont naturellement ouvertes au parallélisme, cependant leur exploitation efficace sur les machines parallèles devient difficile lorsque les applications ont un comportement irrégulier. C'est le cas par exemple lorsque les problèmes mathématiques sont résolus dans des domaines géométriques complexes ou lorsque l'on utilise des techniques d'adaptation de maillage. Une technique de programmation se prêtant bien à la mise en oeuvre d'applications irrégulières est la multiprogrammation basée sur des réseaux de processus légers communicants. Dans cette thèse nous réalisons une étude approfondie de l'apport de ce paradigme de programmation à la résolution de problèmes d'EDP par des méthodes de décomposition de domaine et nous montrons qu'il existe une écriture algorithmique générique de celles-ci. Une de nos principales contributions réside dans la conception et réalisation d'un harnais informatique, appelé Ahpik, permettant une programmation aisée d'applications reposant sur les méthodes de décomposition de domaine. Ce harnais fournit un support générique adaptable à de nombreuses méthodes mathématiques, qu'elles soient synchrones ou asynchrones, avec ou sans recouvrement. Une conception orientée objet permet d'encapsuler les détails de gestion des processus légers et des communications, ce qui facilite l'implantation de nouvelles méthodes. Nous avons utilisé l'environnement Ahpik dans le cadre de la résolution de problèmes d'EDP classiques et notamment pour un problème en mécanique de fluides de grande taille.

ON PRESENTE LES PRINCIPAUX OUTILS QUI PERMETTENT DE SPECIFIER ET D'IMPLEMENTER LES MECANISMES DE SYNCHRONISATION DANS UN SYSTEME MONOPROCESSEUR PUIS MULTIPROCESSEUR. ON DEFINIT ET ON MONTRE LES REGLES D'EVOLUTION DES RESEAUX DE PETRI ET ON DETAILLE LES DIVERSES METHODES D'ANALYSE QU'ILS AUTORISENT. ON PROPOSE UN MODELE DERIVE APPELE RESEAUX DE PETRI A JETONS INDIVIDUALISES. ON DECRIT UN ALGORITHME DE SYNCHRONISATION ET ON PROPOSE UNE MISE EN OEUVRE DE CET ALGORITHME A PARTIR DES RESEAUX DE PETRI A JETONS INDIVIDUALISES