Cette thèse s'est déroulée au sein du projet APACHE (CNRS-INPG-INRIA-UJF) dont l'objectif est l'étude de l'ensemble des aspects liés à la mise en oeuvre efficace et portable d'applications irrégulières et dont les études sont concrétisées par l'environnement Athapascan. Dans l'environnement Athapascan le «débogage pour les performances» est basé sur le traçage logiciel des exécutions des applications parallèles suivi de l'analyse des traces et de la visualisation des exécutions tracées. L'objectif de la thèse était de fournir aux programmeurs un outil de visualisation les aidant à identifier les "erreurs de performances" de leurs programmes en leur donnant une représentation aussi claire que possible de l'exécution de ces programmes. La principale contribution de la thèse est la conception et la réalisation d'un outil appelé Pajé combinant les trois propriétés essentielles d'interactivité, d'extensibilité et d'aptitude au passage à l'échelle. L'extensibilité permet de prendre en compte l'absence de stabilisation des modèles de programmation parallèles et d'offrir la possibilité d'ajouter à Pajé des visualisations non envisagées lors de sa conception. Elle est assurée par une architecture en graphe de modules génériques, communiquants par des protocoles bien spécifiés. L'interactivité donne au programmeur le contrôle sur la visualisation par des actions telles que déplacement dans le temps ou inspection du contenu des objets visualisés, etc. Pour limiter le volume de données qu'elle implique de conserver en mémoire, une structure de données appelée fenêtre de visualisation a été définie ainsi que les algorithmes permettant de la faire glisser efficacement dans le temps. L'aptitude au passage à l'échelle est liée à la capacité de représenter un nombre potentiellement important d'objets graphiques (processus légers, communications, tâches, etc...) évoluant dynamiquement. Elle est essentiellement assurée en facilitant la visualisation à différents niveaux d'abstraction, en sorte que le passage d'un niveau à un autre simule une action de zoom.

To cope with the complexity of large object-oriented software systems, developers organize classes into subsystems using the concepts of module or package. Such modular structure helps software systems to evolve when facing new requirements. The organization of classes into packages and/or subsystems represents the software modularization. the software modularization usually follows interrelationships between classes. Ideally, packages should to be loosely coupled and cohesive to a certain extent. However, Studies show that as software evolves to meet requirements and environment changes, the software modularization gradually drifts and looses quality. As a consequence, the software modularization must be maintained. It is thus important to understand, to assess and to optimize the organization of packages and their relationships. Our claim is that the maintenance of large and complex software modularizations needs approaches that help in: (1) understanding package shapes and relationships; (2) assessing the quality of a modularization, as well as the quality of a single package within a given modularization; (3) optimizing the quality of an existing modulariza- tion. In this thesis, we concentrate on three research fields: software visualizations, metrics and algorithms. At first, we define two visualizations that help maintainers: (1) to understand packages structure, usage and relationships; (2) to spot patterns; and (3) to identify misplaced classes and structural anomalies. In addition to visual- izations, we define a suite of metrics that help in assessing the package design quality (i.e., package cohesion and coupling). We also define metrics that assess the quality of a collection of inter-dependent packages from different view points, such as the degree of package coupling and cycles. Finally, we define a search-based algorithm that automatically reduces package coupling and cycles only by moving classes over existing packages. Our optimization approach takes explicitly into account the origi- nal class organization and package structure. It also allows maintainers to control the optimization process by specifying: (1) the maximal number of classes that may change their packages; (2) the classes that are candidate for moving and the classes that should not; (3) the packages that are candidate for restructuring and the packages that should not; and (4) the maximal number of classes that a given package can entail. The approaches presented in this thesis have been applied to real large object- oriented software systems. The results we obtained demonstrate the usefulness of our visualizations and metrics; and the effectiveness of our optimization algorithm.

L'objectif des travaux présentés est la conception etl'implémentation d'outils d'aide à la mise au point d'applications parallèles, pour en éliminer les erreurs de logique et de performance. Les plateformes parallèles cibles sont des grappes de plusieurs dizaines de noeuds multiprocesseurs. Les programmes parallèles considérés mettent en oeuvre un réseau de fils d'exécution \textit((threads)) évoluant dynamiquement et qui communiquent par mémoire commune à l'intérieur d'un même noeud et par passage de message entre deux noeuds distincts. Deux problèmes sont abordés principalement. Tout d'abord, la recherche d'erreurs fugitives provenant de l'indéterminisme du modèle de programmation est traitée par l'adaptation de méthodes de ré-exécution déterministe à ce modèle. L'autre problème est la complexité de la dynamique des exécutions de programmes parallèles, qui rend difficile leur compréhension et l'identification des erreurs. Un outil de visualisation interactif, «scalable» et extensible, basé sur l'analyse de traces d'exécution, permet de faciliter cette compréhension. Les difficultés que pose l'intégration des outils développés dans un environnement cohérent de mise au point sont ensuite identifiées et des solutions sont esquissées.