Fp2 (functional parallel programming) est un langage qui concilie programmation fonctionnelle et programmation parallèle a travers le formalisme des spécifications algébriques et des systèmes de réécriture. Dans le cadre du projet fp2, cette thèse a pour principal objectif de présenter la partie fonctionnelle, incluant la généricité et le traitement des exceptions. La généricité (paramétrisation d'une spécification) est traitée dans la première partie: nous rappelons les principes, étudions la sémantique, formalisons la compilation des opérateurs génériques en restant dans un cadre fonctionnel, et analysons les raccourcis de notation offerts aux utilisateurs. La deuxième partie est consacrée aux exceptions. Elles sont d'abord étudiées d'un point de vue opérationnel, puis nous en donnons une définition précise qui permet de ramener une présentation avec exceptions a une présentation avec sortes ordonnées. Cette définition assure l'existence d'une algèbre initiale et permet en outre de traiter les exceptions avec paramètres génériques. En troisième partie, sont présentées des méthodes de transformation de définitions fonctionnelles récursives en processus parallèles communicants. La généricité est utilisée pour formuler les hypothèses sur les définitions fonctionnelles, et nous montrons de plus comment simuler une pile de récursivité de profondeur arbitraire par des réseaux de processus dont la topologie est fixée statiquement

Depuis quelques années, l'intérêt pour les problèmes de grande complexité tels que le traitement du signal et de l'image, et la limitation de puissance due a la séquentialité des opérations des machines basées sur le modèle de Von Neumann, ont pousse les informaticiens a étudier un nouveau modèle de traitement caractérisé par l'exécution parallèle des opérations. Nous proposons dans cette thèse une architecture massivement parallèle basée sur un réseau régulier de cellules, qui ont la particularité d'être totalement asynchrones et de pouvoir communiquer entre elles grâce a un mécanisme d'acheminement de messages. Chaque cellule comprend une partie de traitement élémentaire réalisant les fonctions nécessitées par l'application et une partie routage permettant d'acheminer les messages. Nous avons valide cette architecture en développant une machine complète dédiée a la reconstruction d'images. Pour cette application particulière, chaque cellule traite une sous-image, et le réseau est utilise pour réaliser des opérations d'épandage et de projection, qui sont essentielles dans les principales méthodes de reconstruction. Les différents paramètres de la cellule sont définis en fonction des contraintes temporelles, de manière a obtenir d'excellentes performances et une bonne activité globale du réseau. L'interface dans un environnement hôte d'une telle machine a été étudiée. Nous avons réalisé un circuit intégré comprenant une cellule, afin de développer une maquette de démonstration

L'objet de cette thèse est l'étude de la parallélisation d'algorithmes du calcul scientifique et<br />leur implémentation sur des ordinateurs parallèles à mémoire partagée et sur des réseaux systoliques.<br /> Un accent particulier est mis sur l'obtention de résultats de complexité. La thèse est organisée autour<br /> d'articles et textes de conférences qui sont analysés et discutés dans une première partie de façon à <br />permettre de replacer les problèmes traités dans leur contexte.<br />Dans le premier chapitre, nous présentons les principaux résultats théoriques concernant <br />l'étude de complexité des algorithmes parallèles, ainsi qu'une description critique de l'architecture <br />de référence, qui est une machine de type MIMD à mémoire partagée. Le chapitre suivant est dédie" à <br />l'ensemble des résultats de complexité concernant les algorithmes de diagonalisation et <br />l'élimination de Gauss, il a pour but d'illustrer la méthodologie. Il existe en tout dix écritures possibles de la méthode de Gauss, qui conduisent principalement à deux grandes classes de graphes de précédente, conceptuellement différents : les graphes de type "glouton" et ceux du type "2 pas".<br />Ces types de graphes se rencontrent d'une manière plus générale dans d'autres problèmes <br />d'algèbre linéaire et même dans certaines méthodes non numériques de la théorie des graphes. <br />Nous développons les résultats de complexité concernant ces deux types de graphes sur les exemples<br /> les plus courant (versions kji et kij de Gauss en parallèle), puis nous montrons comment adapter<br /> l'étude en prenant en compte t'es temps de communication entre tes processeurs, ce qui rend le modèle<br /> théorique plus réaliste.<br />Le chapitre 6 est consacré aux architectures systoliques. Le problème du chemin algébrique permet <br />d'unifier plusieurs problèmes informatiques. Nous présentons un réseau résolvant ce problème en Sn-2 <br />pas sur un réseau de taille n(n+l ). De plus, quelques modifications permettent de calculer des projections<br /> en filtrage adaptatif en vu d'obtenir une solution en temps réel pour le traitement numérique des signaux.<br />Avant de conclure, nous présentons des résultats complémentaires de parallélisation effective sur d'autres<br /> types d'architectures : l'étude de l'algorithme du gradient conjugué sur des super calculateurs <br />(CRAY-XMP et IBM 3090-VF).

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Analyse des besoins spécifiques du traitement du signal en appareillage de calcul. Implantation de traitement à l'aide des diagrammes spatiaux et spatio-temporels. Extension du diagramme spatio-temporel aux systèmes asynchrones. Structure de réalisation de correlateurs numériques. Étude d'ensemble modulaire de traitement numérique du signal.

L'objectif de ce travail consiste à étudier numériquement la propagation des ondes mécaniques dans un milieu poreux continubiphasique en régime impulsionnel. Un code de calcul permettant la simulation et l'analyse du comportement mécanique est mis au point à cet effet. Une analyse préliminaire présente des généralités sur la notion de milieu poroviscoélastique, sur la théorie de Biot ainsi que sur la propagation des ondes mécaniques. Un bilan des résultats rencontrés dans la bibliographie montre la nécessité de mener une étude complémentaire sur le modèle complet du milieu poreux continu biphasique dans le domaine temporel.<br /><br />Une approche par éléments finis est proposée dans le cadre de la théorie générale de Biot. Les caractéristiques de l'outil numérique développé sont précisées. En particulier, la structure orientée objet donne un code compact et souple. Un travail<br />semi-analytique, préalablement effectué, s'intéresse aux phénomènes de dispersion, d'atténuation et à la détermination des vitesses de propagation des différentes ondes.<br /><br />Une modélisation bidimensionnelle permet d'obtenir les déplacements temporels des phases solide et fluide en surface et en profondeur d'un sol poreux semi-infini. Une étude paramétrique des couplages mécaniques est effectuée. La seconde onde de compression est mise en évidence. Une première approche de sols hétérogènes ou partiellement saturés est en outre proposée.<br /><br />L'étude de problèmes tridimensionnels est ensuite envisagée. La taille numérique importante de cette problématique nécessite alors la parallélisation du code de calcul. Des essais sur différents supercalculateurs sont réalisés pour mesurer la performance du<br />calcul parallèle et conduisent à des résultats tridimensionnels.

L'augmentation des puissances commutées en électronique de puissance passe par l'association de composants élémentaires en série et en parallèle. Cette association se retrouve à différentes échelles: au sein des modules du commerce ou au niveau de l'association de modules dans un convertisseur statique.<br />Les travaux dans ce domaine ne sont pas nouveaux, puisque de nombreux problèmes nuisant à l'association série ou parallèle ont été rencontrés dans le passé. Le but de cette thèse n'est pas de redécouvrir ces problèmes, ni leurs solutions, mais plutôt, par une étude systématique de la commutation, de mieux comprendre les phénomènes intervenant dans une association de composants à grille isolée. L'originalité de cette étude est qu'elle s'intéresse aux semiconducteurs dans leur environnement. Des règles ont ainsi pu être dégagées permettant une meilleure répartition des contraintes électriques entre les composants. Pour la mise en parallèle, le rôle du câblage a été mis en évidence, et pour la mise en série, un circuit d'équilibrage actif a été proposé, se basant sur les acteurs principaux de la commutation.

Les aubes de turbine HP sont des pièces soumises à des contraintes thermiques et mécaniques très fortes mais également variables dans le temps, doù des phénomènes combinés de fatigue et de fluage. Lévolution technologique des matériaux, comme lutilisation de matériaux monocristallins revêtus, permet dacquérir une meilleure résistance au fluage et à la fatigue thermique mais nest plus suffisante. Il a fallu intégrer des technologies de refroidissement interne de plus en plus complexes. Les microcanalisations sont un moyen efficace pour diminuer la température globale de la pièce mais créent des gradients thermiques et des concentrations de contraintes qui peuvent être à lorigine de lamorçage de fissures. Par conséquent, afin détudier le comportement et la durée de vie des aubes de turbines HP, il est important de prendre en compte les singularités géométriques.<br />Un calcul daube multiperforée 3D a donc été réalisé en élasticité, en viscoplasticité isotrope et anisotrope dans des conditions isothermes et anisothermes. La réalisation de calcul de structure de cette taille nest possible que depuis quelques années grâce à laugmentation des puissances de calcul et à lutilisation de calculateurs parallèles. Mais cette approche est toujours trop longue et nest pas compatible avec les délais dun bureau détude. De ce fait, une méthode de dimensionnement daube de turbine pour une utilisation quotidienne basée sur des méthodes dhomogénéisation a été proposée. Elle permet de remplacer la zone hétérogène (les trous du bord dattaque) par un milieu homogène équivalent ayant des propriétés effectives. Ce dernier a été déterminé en élasticité en utilisant les méthodes dhomogénéisation classiques puis en viscosité isotrope et dans le cas du monocristal en utilisant une méthode pragmatique. Les méthodes dhomogénéisation préconisées ont lintérêt de comporter une étape de relocalisation permettant dutiliser les informations du calcul simplifié pour appliquer des conditions aux limites adaptées sur une cellule représentative comportant un trou de refroidissement. Etant donné que le calcul de référence donne létat de contraintes-déformations autour des trous, la prédiction donnée par la méthode de relocalisation pourra être évaluée sans ambiguité.<br />Nous avons également mis en évidence les limites dune telle approche dans le cas de forts gradients de sollicitations. Dans ces conditions de fonctionnement, les méthodes dhomogénéisation classiques sont mises en défaut et le milieu homogène équivalent peut être considéré comme un milieu continu généralisé. Une formulation en thermoélasticité du second gradient est proposée.<br />En parallèle, une étude expérimentale a également été réalisée à lONERA afin détudier linfluence de la perforation sur le comportement et la durée de vie. Des essais de fatigue thermomécaniques, prenant en compte les gradients thermiques observés sur une structure réelle, ont été réalisés jusquà rupture sur des éprouvettes monocristallines revêtues. Ces essais ont été simulés par éléments finis et un modèle de durée de vie en fatigue-fluage-oxydation a été appliqué en post-traitement du calcul de structure. De ce fait des comparaisons calcul-expérience au niveau du comportement et de la durée de vie ont pu être effectuées.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'étude géométrique et cinématique des manipulateurs pleinement parallèles. Cette étude a pour objectifs finaux la détermination des domaines d'unicité et la caractérisation des domaines parcourables de l'espace de travail. Notre étude se décompose en 5 parties. La première partie de ce travail est consacrée à une étude bibliographique des manipulateurs pleinement parallèles et plus particulièrement le calcul de leur espace de travail et de leurs configurations singulières. La deuxième et la troisième partie de ce rapport sont consacrées à la caractérisation des aspects pour les manipulateurs pleinement parallèles possédant une et plusieurs solutions au modèle géométrique inverse respectivement. Ainsi, nous définissons les plus grands domaines de l'espace de travail sans configuration singulière. Puis, nous définissons les plus grands domaines d'unicité, c'est-à-dire les domaines où il est possible d'établir une bijection entre l'espace de travail et l'ensemble articulaire à l'aide des modèles géométriques direct et inverse. En effet, dans un aspect, il est possible de changer de mode d'assemblage sans rencontrer de singularité. La quatrième partie traite du problème des collisions internes et externes. La définition des aspects est étendue en aspects libres pour tenir compte de ces collisions. La cinquième partie porte sur l'analyse de la parcourabilité de l'espace de travail en vue de réaliser des trajectoires discrètes et continues. Cette étude pourra être utilisée dans les logiciels de CAO-robotique pour permettre une meilleure utilisation des manipulateurs parallèles. En effet, la détermination des domaines d'unicité et l'analyse de la parcourabilité dans l'espace de travail sont des outils intéressants pour la planification de trajectoires ainsi que la conception et le placement des manipulateurs parallèles.

Cette thèse (financée par l'INRIA) s'est déroulée au sein du laboratoire ID-imag (sous les tutelles : CNRS (UMR 5132) - INRIA - INPG - UJF) dont l'un des axes de recherche est la conception d'applications parallèles et de techniques pour l'exploitation de machines parallèles. La mise au point, tant pour la correction que pour les performances, de telles applications est nécessaire à l'exploitation efficace d'architectures de type grappes. Notre approche du débogage pour les performances se base sur l'observation comportementale de l'exécution des programmes, reconstituée à partir de traces d'exécution, cette observation étant facilitée par l'utilisation d'outils de visualisation. L'objectif de cette thèse est l'étude de méthodes permettant d'enregistrer facilement des traces d'exécution de programmes parallèles pour une grande variété de modèles de programmation parallèle ou distribuée, d'interfaces de programmation ainsi que d'outils de visualisation. Nous nous appuyons pour cela sur des formats adaptables pour l'enregistrement et l'exploitation de traces d'exécution. Afin de permettre l'adaptation du système de traçage à divers modèles de programmation, nous utilisons un format de trace brut élémentaire sans sémantique intrinsèque. Ce format brut présente l'avantage d'être compact et facilement adaptable aux programmes des utilisateurs et à leurs contraintes. L'utilisateur du système de traçage peut définir les événements à observer ainsi que les types des paramètres qui leurs sont associés. Les outils de visualisation ou d'analyse utilisent généralement des formats élaborés plus expressifs. La distinction des formats implique donc l'utilisation d'un système de conversion pour passer de l'un à l'autre. Ces formats étant adaptables, la conversion doit de plus être configurable. Nous avons donc conçu un système de conversion, paramétrée à l'aide de règles de réécriture, permettant d'apporter une sémantique aux événements bruts. À l'aide de ce système flexible de traçage et de conversion, nous avons pu visualiser des exécutions de programmes mettant en oeuvre les divers niveaux d'abstractions d'un intergiciel multicouche pour la programmation parallèle.