Dissertations / Theses: 'Application Distribuée Parallèle'

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Lavallée, Ivan. "Contribution à l'algoritmique parallèle et distribuée : application à l'optimisation combinatoire." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112275.

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Abstract:

Cette thèse est divisée en trois parties : la première partie, précédée d'un chapitre 0 qui précise et justifie vocabulaire et notations, est composée de deux chapitres I et II, qui traitent du problème de la terminaison distribuée, apprentissage et détection, l'idée maîtresse étant celle de "mot circulant" qui généralise le concept de jeton circulant. Le mot circulant permettant un apprentissage de propriétés de l'algorithme distribué étudié. Le chapitre II fournit de plus un algorithme distribué d'identification des circuits élémentaires d'un graphe. La deuxième partie est consacrée à l'étude de trois grands problèmes combinatoires tels que : La recherche des plus courts chemins dans un graphe valué, pour la résolution duquel nous réutilisons des concepts du chapitre II et pour lequel l'algorithme distribué que nous construisons se distingue des autres algorithmes connus par sa totale asynchronicité. (Chapitre III). La recherche d'un arbre couvrant (chapitre IV) pour laquelle, en allant à contrario de quelques idées établies sur la question, on donne un algorithme distribué totalement asynchrone, minimisant le nombre de messages échangés, et ce, malgré des hypothèses moins restrictives (en particulier, nous admettons la possibilité d'arêtes équipondérées) que les autres algorithmes distribués élaborés pour ce faire. L'énumération implicite parallèle (chapitre V) pour laquelle on fait apparaître, en environnement parallèle, des phénomènes nouveaux, en particulier à propos des gains de performance en temps, qui tranchent avec quelques idées largement répandues. Pour ces trois chapitres, nous donnons la particularisation à un environnement parallèle type machine à mémoire partagée (PRAM), et pour les chapitres III et V, nous donnons, en annexe, les programmes, jeux d'essais et résultats de tests sur CRAY. La troisième partie, tirant les enseignements théoriques des deux précédentes, essaie de donner une définition du concept d'algorithme parallèle et distribuée qui soit cohérente avec ce qui se fait en séquentiel, et qui permette une évaluation et une comparaison des algorithmes parallèles ou distribués (chapitre VI). Le, tri, fusion, et le problème de l'arbre couvrant minimum du chapitre VII est une application du modèle du chapitre VI à quatre problèmes; recherche du maximum IV.

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Tourancheau, Bernard. "Algorithmique parallèle pour les machines à mémoire distribuée : application aux algorithmes matriciels." Grenoble INPG, 1989. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00332663/.

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Abstract:

Différents résultats de complexité sont présentés pour les communications et le calcul sur des machines à mémoire distribuée. Les topologies concernées sont le réseau linéaire, l'anneau, la grille, l'hypercube et le réseau complet. Un réseau systolique est présenté pour l'algorithme de diagonalisation de Jordan. Une étude sur l'accélération et une étude de l'allocation des données sont formulées dans le contexte des mémoires distribuées

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Gamom, Ngounou Ewo Roland Christian. "Déploiement d'applications parallèles sur une architecture distribuée matériellement reconfigurable." Thesis, Cergy-Pontoise, 2015. http://www.theses.fr/2015CERG0773/document.

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Abstract:

Parmi les cibles architecturales susceptibles d'être utilisées pour réaliser un système de traitement sur puce (SoC), les architectures reconfigurables dynamiquement (ARD) offrent un potentiel de flexibilité et de dynamicité intéressant. Cependant ce potentiel est encore difficile à exploiter pour réaliser des applications massivement parallèles sur puce. Dans nos travaux nous avons recensé et analysé les solutions actuellement proposées pour utiliser les ARD et nous avons constaté leurs limites parmi lesquelles : l'utilisation d'une technologie particulière ou d'architecture propriétaire, l'absence de prise en compte des applications parallèles, le passage à l'échelle difficile, l'absence de langage adopté par la communauté pour l'utilisation de la flexibilité des ARD, ...Pour déployer une application sur une ARD il est nécessaire de considérer l'hétérogénéité et la dynamicité de l'architecture matérielle d'une part et la parallélisation des traitements d'autre part. L'hétérogénéité permet d'avoir une architecture de traitement adaptée aux besoins fonctionnels de l'application. La dynamicité permet de prendre en compte la dépendance des applications au contexte et de la nature des données. Finalement, une application est naturellement parallèle.Dans nos travaux nous proposons une solution pour le déploiement sur une ARD d'une application parallèle en utilisant les flots de conception standard des SoC. Cette solution est appelée MATIP (MPI Application Task Integreation Platform) et utilise des primitives du standard MPI version 2 pour effectuer les communications et reconfigurer l'architecture de traitement. MATIP est une solution de déploiement au niveau de la conception basée plate-forme (PBD).La plateforme MATIP est modélisée en trois couches : interconnexion, communication et application. Nous avons conçu chaque couche pour que l'ensemble satisfasse les besoins en hétérogénéité et dynamicité des applications parallèles . Pour cela MATIP utilise une architecture à mémoire distribuée et exploite le paradigme de programmation parallèle par passage de message qui favorise le passage à l'échelle de la plateforme.MATIP facilite le déploiement d'une application parallèle sur puce à travers un template en langage Vhdl d'intégration de tâches. L'utilisation des primitives de communication se fait en invoquant des procédures Vhdl.MATIP libère le concepteur de tous les détails liés à l'interconnexion, la communication entre les tâches et à la gestion de la reconfiguration dynamique de la cible matérielle. Un démonstrateur de MATIP a été réalisée sur des FPGA Xilinx à travers la mise en oe{}uvre d'une application constituée de deux tâches statiques et deux tâches dynamiques. MATIP offre une bande passante de 2,4 Gb/s et une la latence pour le transfert d'un octet de 3,43 µs ce qui comparée à d'autres plateformes MPI (TMD-MPI, SOC-MPI, MPI HAL) met MATIP à l'état de l'art
Among the architectural targets that could be buid a system on chip (SoC), dynamically reconfigurable architectures (DRA) offer interesting potential for flexibility and dynamicity . However this potential is still difficult to use in massively parallel on chip applications. In our work we identified and analyzed the solutions currently proposed to use DRA and found their limitations including: the use of a particular technology or proprietary architecture, the lack of parallel applications consideration, the difficult scalability, the lack of a common language adopted by the community to use the flexibility of DRA ...In our work we propose a solution for deployment on an DRA of a parallel application using standard SoC design flows. This solution is called MATIP ( textit {MPI Application Platform Task Integreation}) and uses primitives of MPI standard Version 2 to make communications and to reconfigure the MP-RSoC architecture . MATIP is a Platform-Based Design (PBD) level solution.The MATIP platform is modeled in three layers: interconnection, communication and application. Each layer is designed to satisfies the requirements of heterogeneity and dynamicity of parallel applications. For this, MATIP uses a distributed memory architecture and utilizes the message passing parallel programming paradigm to enhance scalability of the platform.MATIP frees the designer of all the details related to interconnection, communication between tasks and management of dynamic reconfiguration of the hardware target. A demonstrator of MATIP was performed on Xilinx FPGA through the implementation of an application consisting of two static and two dynamic hardware tasks. MATIP offers a bandwidth of 2.4 Gb / s and latency of 3.43 microseconds for the transfer of a byte. Compared to other MPI platforms (TMD-MPI, SOC-MPI MPI HAL), MATIP is in the state of the art

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Philippe, Jean-Laurent. "Programmation de calculateurs massivement parallèles : application à la factorisation d'entiers." Grenoble INPG, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00338193.

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Abstract:

Cette thèse est composée de deux parties: les développements lies à la génération des nombres premiers et l'implantation du crible quadratique. Dans la première partie, nous analysons les stratégies d'allocation des données aux processeurs pour le crible d'Eratosthène dans un environnement à mémoire partagée en vue d'améliorer l'équilibrage de la charge de travail. Puis, nous proposons des implantations sur l'hypercube FPS T40 a mémoire distribuée. Comme le caractère centralise du crible d'Eratosthène (de type maitre/esclaves) s'accommode mal des exigences de l'architecture distribuée, nous étudions un algorithme de génération des nombres premiers par divisions successives sur un anneau. Cet algorithme nécessite la mise en œuvre d'une technique de détection de la terminaison distribuée, par un dénombrement des processeurs ayant termine l'exécution de leur programme. Enfin, l'aspect maitre/esclaves du crible d'Eratosthène permet l'étude de méthodologies d'implantation de ce type d'algorithmes sur un réseau linéaire et une grille de processeurs. La deuxième partie est consacrée au crible quadratique multipolynomial, algorithme de factorisation des grands entiers, utilise en cryptographie. Notre but est d'extraire le maximum de parallélisme de chacune des étapes de cet algorithme dans un environnement distribue, afin d'utiliser au mieux la puissance des calculateurs massivement parallèles. Cette étude conduit a une implantation efficace sur l'hypercube FPS T40

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Desprez, Frédéric. "Procédures de base pour le calcul scientifique sur machines parallèles à mémoire distribuée." Phd thesis, Grenoble INPG, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00344993.

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Abstract:

Le but de cette thèse est l'étude et l'implémentation de routines de base pour aider l'utilisateur de machines parallèles à mémoire distribuée à obtenir les meilleures performances avec un coût de développement moindre. Trois ensembles de routines sont étudiés. Le premier concerne des routines de communication sur réseau réconfigurable. La seconde bibliothèque fournit à l'utilisateur des routines portables de recouvrements calculs/communications transparents. Enfin, le dernier ensemble concerne des routines de calcul comme le produit de matrices, la factorisation LU et la transformée de Fourier bidimensionnelle. Une attention toute particulière est portée aux recouvrements calculs/communications. Enfin, une application des principes présentés tout au long de la thèse est donnée. Elle concerne la simulation d'un front de combustion

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Jeatsa, Toulepi Armel. "Optimisation de l'allocation de la mémoire cache CPU pour les fonctions cloud et les applications haute performance." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP089.

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Abstract:

Les services informatiques contemporains reposent principalement sur deux paradigmes majeurs : le cluster computing et le cloud computing. Le premier implique la répartition des tâches de calcul entre différents nœuds qui fonctionnent ensemble comme un seul système, tandis que le second se fonde sur la virtualisation de l'infrastructure informatique qui permet sa fourniture à la demande. Dans le cadre de cette thèse, notre attention se porte sur l'allocation du cache de dernier niveau (LLC) dans le contexte de ces deux paradigmes, en se concentrant spécifiquement sur les applications distribuées et les fonctions FaaS. Le LLC est un espace mémoire partagé et utilisé par tous les cœurs de processeur sur un socket NUMA. Étant une ressource partagée, il est sujet à de la contention qui peut avoir un impact significatif sur les performances. Pour pallier ce problème, Intel a mis en œuvre une technologie dans ses processeurs qui permet le partitionnement et l'allocation de la mémoire cache : Cache Allocation Technology (CAT).Dans ce travail, à l'aide de la technologie CAT, nous examinons d'abord l'impact de la contention du LLC sur les performances des fonctions FaaS. Ensuite, nous étudions comment cette contention dans un sous-ensemble de nœuds d'un cluster affecte les performances globales d'une application distribuée en cours d'exécution. De ces études, nous proposons CASY et CADiA, des systèmes d’allocation intelligents du LLC respectivement pour les fonctions FaaS et pour les applications distribuées. CASY utilise l'apprentissage automatique supervisé pour prédire les besoins en cache d'une fonction FaaS en se basant sur la taille du fichier d'entrée, tandis que CADiA construit dynamiquement le profil d'une application distribuée et effectue une allocation harmonisée sur tous les nœuds en fonction de ce profil. Ces deux solutions nous ont permis d'obtenir des gains de performance allant jusqu'à environ 11% pour CASY, et 13% pour CADiA
Contemporary IT services are mainly based on two major paradigms: cluster computing and cloud computing. The former involves the distribution of computing tasks between different nodes that work together as a single system, while the latter is based on the virtualization of computing infrastructure, enabling it to be provided on demand. In this thesis, our focus is on last-level cache (LLC) allocation in the context of these two paradigms, concentrating specifically on distributed parallel applications and FaaS functions. The LLC is a shared memory space used by all processor cores on a NUMA socket. As a shared resource, it is subject to contention, which can have a significant impact on performance. To alleviate this problem, Intel has implemented a technology in its processors that enables partitioning and allocation of cache memory: Cache Allocation Technology (CAT).In this work, using CAT, we first examine the impact of LLC contention on the performance of FaaS functions. Then, we study how this contention in a subset of nodes in a cluster affects the overall performance of a running distributed application. From these studies, we propose CASY and CADiA, intelligent LLC allocation systems for FaaS functions and distributed applications respectively. CASY uses supervised machine learning to predict the cache requirements of a FaaS function based on the size of the input file, while CADiA dynamically constructs the cache usage profile of a distributed application and performs harmonized allocation across all nodes according to this profile. These two solutions enabled us to achieve performance gains of up to around 11% for CASY, and 13% for CADiA

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Bougé, Luc. "Modularité et symétrie pour les systèmes répartis; application au langage CSP." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00416184.

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Abstract:

L'évaluation des systèmes répartis est habituellement fondée sur des critères numériques relatifs à la quantité d'information échangée au cours des calculs. Nous montrons que ces critères ne sont pas suffisants pour évaluer le degré de répartition des algorithmes répartis usuels. Des critères qualitatifs, spécifiques de la répartition, sont nécessaires.

La modularité exprime que les processeurs du système n'ont initialement aucune connaissance concernant globalement le réseau dans lequel ils sont plongés. La symétrie exprime que les processeurs avec des positions topologiquement équivalentes dans le réseau ont aussi des rôles équivalents dans les calculs.

Nous définissons ces propriétés dans le cadre du langage CSP des processus séquentiels communicants de Hoare. Nous proposons une définition syntaxique pour la modularité. Nous montrons qu'une définition syntaxique de la symétrie n'est pas suffisante. Nous en proposons une définition sémantique. Cette définition se réfère implicitement à une sémantique partiellement ordonnée de CSP.

Nous étudions l'existence d'algorithmes de diffusion et d'élection dans les réseaux de processus communicants, qui soient modulaires et symétriques. Nous obtenons de nombreux résultats positifs et négatifs. Ceci conduit en particulier à une évaluation précise du pouvoir expressif de CSP. Nous montrons par exemple qu'il n'existe pas d'implantation des gardes d'émission par des gardes de réception seulement, si la symétrie doit être préservée.

Ces résultats sont enfin utilisés pour proposer une solution modulaire, symétrique et bornée au problème de la détection de la terminaison répartie proposé par Francez.

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Dad, Cherifa. "Méthodologie et algorithmes pour la distribution large échelle de co-simulations de systèmes complexes : application aux réseaux électriques intelligents (Smart Grids)." Electronic Thesis or Diss., CentraleSupélec, 2018. http://www.theses.fr/2018CSUP0004.

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Abstract:

L’apparition des réseaux électriques intelligents, ou « Smart Grids », engendre de profonds changements dans le métier de la distribution d’électricité. En effet, ces réseaux voient apparaître de nouveaux usages (véhicules électriques, climatisation) et de nouveaux producteurs décentralisés (photovoltaïque, éolien), ce qui rend plus difficile le besoin d’équilibre entre l’offre et la demande en électricité et qui impose d’introduire une forme d’intelligence répartie entre leurs différents composants. Au vu de la complexité et de l’ampleur de la mise en oeuvre des Smart Grids, il convient tout d’abord de procéder à des simulations afin de valider leur fonctionnement. Pour ce faire, CentraleSupélec et EDF R&D (au sein de l’institut RISEGrid) ont développé DACCOSIM, une plate-forme de co-simulation s’appuyant sur la norme FMI1(Functional Mock-up Interface), permettant de concevoir et de mettre au point des réseaux électriques intelligents et de grandes tailles. Les composants clés de cette plate-forme sont représentés sous forme de boîtes grises appelées FMU (Functional Mock-up Unit). En outre, les simulateurs des systèmes physiques des Smart Grids peuvent faire des retours arrière en cas de problème dans leurs calculs, contrairement aux simulateurs événementiels (unités de contrôle) qui, bien souvent, ne peuvent qu’avancer dans le temps. Pour faire collaborer ces différents simulateurs, nous avons conçu une solution hybride prenant en considération les contraintes de tous les composants, et permettant d’identifier précisément les types d’événements auxquels le système est confronté. Cette étude a débouché sur une proposition d’évolution de la norme FMI. Par ailleurs, il est difficile de simuler rapidement et efficacement un Smart Grid, surtout lorsque le problème est à l’échelle nationale ou même régionale. Pour pallier ce manque, nous nous sommes focalisés sur la partie la plus gourmande en calcul, à savoir la co-simulation des dispositifs physiques. Ainsi, nous avons proposé des méthodologies, approches et algorithmes permettant de répartir efficacement et rapidement ces différentes FMU sur des architectures distribuées. L’implantation de ces algorithmes a déjà permis de co-simuler des cas métiers de grande taille sur un cluster de PC multi-coeurs. L’intégration de ces méthodes dans DACCOSIM permettraaux ingénieurs d’EDF de concevoir des « réseaux électriques intelligents de très grande taille » plus résistants aux pannes
The emergence of Smart Grids is causing profound changes in the electricity distribution business. Indeed, these networks are seeing new uses (electric vehicles, air conditioning) and new decentralized producers (photovoltaic, wind), which make it more difficult to ensure a balance between electricity supply and demand, and imposes to introduce a form of distributed intelligence between their different components. Considering its complexity and the extent of its implementation, it is necessary to co-simulate it in order to validate its performances. In the RISEGrid institute, CentraleSupélec and EDF R&D have developed a co-simulation platform based on the FMI2 (Functional Mock-up Interface) standard called DACCOSIM, permitting to design and develop Smart Grids. The key components of this platform are represented as gray boxes called FMUs (Functional Mock-up Unit). In addition, simulators of the physical systems of Smart Grids can make backtracking when an inaccuracy is suspected in FMU computations, unlike discrete simulators (control units) that often can only advance in time. In order these different simulators collaborate, we designed a hybrid solution that takes into account the constraints of all the components, and precisely identifies the types of the events that system is facing. This study has led to a FMI standard change proposal. Moreover, it is difficult to rapidly design an efficient Smart Grid simulation, especially when the problem has a national or even a regional scale.To fill this gap,we have focused on the most computationally intensive part, which is the simulation of physical devices. We have therefore proposed methodologies, approaches and algorithms to quickly and efficiently distribute these different FMUs on distributed architectures. The implementation of these algorithms has already allowed simulating large-scale business cases on a multi-core PC cluster. The integration of these methods into DACCOSIM will enable EDF engineers to design « large scale Smart Grids » which will be more resistant to breakdowns

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Mosli, Bouksiaa Mohamed Said. "Performance variation considered helpful." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLL001/document.

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Abstract:

Comprendre les performances d'une application multi-thread est difficile. Les threads interfèrent quand ils accèdent à la même ressource, ce qui ralentit leur exécution. Malheureusement, les outils de profiling existants se focalisent sur l'identification des causes de l'interférence, et non pas sur ses effets.Le développeur ne peut donc pas conclure si l'optimisation d'une interférence identifiée par un outil de profiling peut mener à une meilleure performance. Dans cette thèse, on propose de compléter les outils existants par un outil orienté-effet capable de quantifier l'impact de l'interférence sur la performance, indépendamment de la cause de l'interférence. Avec une évaluation de 27 applications, on montre que notre outil réussit à identifier 12 bottlenecks causés par 6 types d'interférence différents
Understanding the performance of a multi-threaded application is difficult. The threads interfere when they access the same resource, which slows their execution down. Unfortunately, current profiling tools focus on identifying the interference causes, not their effects.The developer can thus not know if optimizing the interference reported by a profiling tool can lead to better performance. In this thesis, we propose to complete the profiling toolbox with an effect-oriented profiling tool able to indicate how much interference impacts performance, regardless of the interference cause. With an evaluation of 27 applications, we show that our tool successfully identifies 12 performance bottlenecks caused by 6 different kinds of interference

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Bounaim, Aïcha. "Méthodes de décomposition de domaine : application à la résolution de problèmes de contrôle optimal." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004809.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude des méthodes de décomposition de domaine et leur application pour résoudre des problèmes de contrôle optimal régis par des équations aux dérivées partielles. Le principe de ces méthodes consiste à ramener des problèmes de grande taille sur des géométries complexes en une suite de sous-problèmes de taille plus petite sur des géométries plus simples. En considérant une décomposition sans recouvrement, l'intérêt de ces méthodes pour les problèmes de contrôle optimal réside au niveau de l'intégration de l'équation d'état, puisqu'il est possible de partitionner le problème en une suite de problèmes plus petits, quitte à contraindre les interfaces entre les sous-domaines à obéir à des conditions de raccordement afin de déduire la solution globale à partir des solutions locales. Dans une première partie, nous étudions le cas elliptique. Nous considérons simultanément la minimisation de la fonction coût et des raccordements sur les frontières entre les sous-domaines. Cette combinaison de problèmes de minimisation et de méthodes de décomposition de domaine est traitée par des techniques de Lagrangien augmenté. Nous montrons que, sur le domaine décomposé, le problème initial se réduit à la recherche d'un point-selle. Une étude des méthodes de Lagrangien nous a permis de choisir une variante d'algorithmes existants dans la littérature et de les combiner avec un algorithme de décomposition de domaine. Dans la seconde partie, nous développons l'extension de cette approche aux problèmes de contrôle optimal régis par des systèmes paraboliques en considérant uniquement une décomposition en espace du domaine de calcul. Dans une dernière partie, nous considérons une décomposition de domaine avec recouvrement à chaque pas de la minimisation. D'une part, nous construisons un algorithme parallèle en utilisant la méthode de Schwarz multiplicative en tant que solveur. Ceci permet de déduire naturellement l'état adjoint par transposition des systèmes directs locaux. L'algorithme global défini par la méthode de minimisation de type quasi-Newton et ce solveur de Schwarz constitue une méthode robuste de résolution du problème de contrôle optimal, mais coûteuse. D'autre part, et plus particulièrement, pour des problèmes de grande taille, l'algorithme de type quasi-Newton, combiné avec le solveur de Krylov BiCGSTAB préconditionné par une méthode de Schwarz additive, est plus compétitif dans la mesure oû l'on obtient de bonnes performances parallèles. De nombreux résultats sont présentés pour préciser le comportement des algorithmes d'optimisation quand ils sont utilisés avec des méthodes de Schwarz.

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Mosli, Bouksiaa Mohamed Said. "Performance variation considered helpful." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLL001.

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Abstract:

Comprendre les performances d'une application multi-thread est difficile. Les threads interfèrent quand ils accèdent à la même ressource, ce qui ralentit leur exécution. Malheureusement, les outils de profiling existants se focalisent sur l'identification des causes de l'interférence, et non pas sur ses effets.Le développeur ne peut donc pas conclure si l'optimisation d'une interférence identifiée par un outil de profiling peut mener à une meilleure performance. Dans cette thèse, on propose de compléter les outils existants par un outil orienté-effet capable de quantifier l'impact de l'interférence sur la performance, indépendamment de la cause de l'interférence. Avec une évaluation de 27 applications, on montre que notre outil réussit à identifier 12 bottlenecks causés par 6 types d'interférence différents
Understanding the performance of a multi-threaded application is difficult. The threads interfere when they access the same resource, which slows their execution down. Unfortunately, current profiling tools focus on identifying the interference causes, not their effects.The developer can thus not know if optimizing the interference reported by a profiling tool can lead to better performance. In this thesis, we propose to complete the profiling toolbox with an effect-oriented profiling tool able to indicate how much interference impacts performance, regardless of the interference cause. With an evaluation of 27 applications, we show that our tool successfully identifies 12 performance bottlenecks caused by 6 different kinds of interference

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Wang, Chen. "Chemistry Inspired Middleware for Flexible Service Composition and Application." Phd thesis, INSA de Rennes, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00932085.

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Abstract:

Les Architectures Orientées Services (SOA) sont adoptées aujourd'hui par de nombreuses entreprises car elles représentent une solution flexible pour la construction d'applications distribuées. Une Application Basée sur des Services (SBA) peut se définir comme un workflow qui coordonne de manière dynamique l'exécution distribuée d'un ensemble de services. Les services peuvent être sélectionnés et intégrés en temps réel en fonction de leur Qualité de Service (QoS), et la composition de services peut être dynamiquement modifiée pour réagir à des défaillances imprévues pendant l'exécution. Les besoins des architectures orientées services présentent des similarités avec la nature: dynamicité, évolutivité, auto-adaptabilité, etc. Ainsi, il n'est pas surprenant que les métaphores inspirées par la nature soient considérées comme des approches appropriées pour la modélisation de tels systèmes. Nous allons plus loin en utilisant le paradigme de programmation chimique comme base de construction d'un middleware. Dans cette thèse, nous présentons un middleware "chimique'' pour l'exécution dynamique et adaptative de SBA. La sélection, l'intégration, la coordination et l'adaptation de services sont modélisées comme une série de réactions chimiques. Tout d'abord, l'instantiation de workflow est exprimée par une série de réactions qui peuvent être effectuées de manière parallèle, distribuée et autonome. Ensuite, nous avons mis en oeuvre trois modèles de coordination pour exécuter une composition de service. Nous montrons que les trois modèles peuvent réagir aux défaillances de type panne franche. Enfin, nous avons évalué et comparé ces modèles au niveau d'efficacité et complexité sur deux workflows. Nous montrons ainsi dans cette thèse que le paradigme chimique possède les qualités nécessaires à l'introduction de la dynamicité et de l'adaptabilité dans la programmation basée sur les services.

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Quilbeuf, Jean. "Implantations distribuées de modèles à base de composants communicants par interactions multiparties avec priorités : application au langage BIP." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00947636.

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Abstract:

Les nouveaux systèmes ont souvent recours à une implémentation distribuée du logiciel, pour des raisons d'efficacité et à cause de l'emplacement physique de certains capteurs et actuateurs. S'assurer de la correction d'un logiciel distribué est difficile car cela impose de considérer tous les enchevêtrements possibles des actions exécutées par des processus distincts. Cette thèse propose une méthode pour générer, à partir d'un modèle d'application haut niveau, une implémentation distribuée correcte et efficace. Le modèle de l'application comporte des composants communiquant au moyen d'interactions multiparties avec priorités. L'exécution d'une interaction multipartie, qui correspond à un pas de la sémantique, change de façon atomique l'état de tous les composants participant à l'interaction. On définit une implantation distribuée comme un ensemble de processus communiquant par envoi de message asynchrone. La principale difficulté est de produire une implémentation correcte et efficace des interactions multiparties avec priorités, en utilisant uniquement l'envoi de message comme primitive. La méthode se fonde sur un flot de conception rigoureux qui raffine progressivement le modèle haut niveau en un modèle bas niveau, à partir duquel le code pour une plateforme particulière est généré. Tous les modèles intermédiaires apparaissant dans le flot sont exprimés avec la même sémantique que le modèle original. À chaque étape du flot, les interactions complexes sont remplacés par des constructions utilisant des interactions plus simples. En particulier, le dernier modèle obtenu avant la génération du code ne contient que des interactions modélisant l'envoi de message. La correction de l'implémentation est obtenue par construction. L'utilisation des interactions multiparties comme primitives dans le modèle de l'application permet de réduire très significativement l'ensemble des états atteignables, par rapport à un modèle équivalent mais utilisant des primitives de communication plus simples. Les propriétés essentielles du système sont vérifiées à ce niveau d'abstraction. Chaque transformation constituante du flot de conception est suffisamment simple pour être complètement formalisée et prouvée, en termes d'équivalence observationelle ou d'équivalence de trace entre le modèles avant et après transformation. L'implémentation ainsi obtenue est correcte par rapport au modèle original, ce qui évite une coûteuse vérification a posteriori. Concernant l'efficacité, la performance de l'implémentation peut être optimisée en choisissant les paramètres adéquats pour les transformations, ou en augmentant la connaissance des composants. Cette dernière solution requiert une analyse du modèle de départ afin de calculer la connaissance qui est réutilisée pour les étapes ultérieures du flot de conception. Les différentes transformations et optimisations constituant le flot de conception ont été implémentées dans le cadre de BIP. Cette implémentation a permis d'évaluer les différentes possibilités ainsi que l'influence des différents paramètres, sur la performance de l'implémentation obtenue avec plusieurs exemples. Le code généré utilise les primitives fournies par les sockets POSIX, MPI ou les pthreads pour envoyer des messages entre les processus.

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Coti, Camille. "Environnements d'exécution pour applications parallèles communiquant par passage de messages pour les systèmes à grande échelle et les grilles de calcul." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00676937.

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Abstract:

L'environnement d'exécution est un composant clé de l'environnement de programmation et d'exécution d'applications parallèles. Il fournit des services aux processus de l'application parallèle. Parmi ces services, les plus fondamentaux sont la mise en relation des processus entre eux et la transmission des signaux et des entrées-sorties. Cette thèse porte sur l'étude des environnements d'exécution à grande échelle et les services rendus à l'application sur des systèmes de grande taille. La première partie étudie les performances de l'environnement d'exécution à grande échelle et propose une approche centrée sur les topologies pour supporter l'application de manière efficace. La seconde partie étudie un rôle supplémentaire rempli par l'environnement d'exécution dans des systèmes constitué d'un grand nombre de composants avec le support de la tolérance aux défaillances. La troisième et la quatrième partie concernent un type particulier de systèmes à grande échelle avec les grilles de calcul. Ces systèmes présentent des particularités spécifiques à l'utilisation de ressources géographiquement distantes et à l'hétérogénéité de ces ressources. Les problématiques de connectivité sur les grilles de calcul et une extension de l'environnement d'exécution conçue pour y faire face sont présentées dans la troisième partie de cette thèse. La quatrième partie présente une méthode de conception d'applications destinées aux grilles de calcul et des exemples d'applications typiques présentant de bonnes performances.

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Trifan, Laurentiu. "Résilience dans les Systèmes de Workflow Distribués pour les Applications d’Optimisation Numérique : Conception et Expériences." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENM044.

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Abstract:

Cette thèse vise à la conception d'un environnement pour le calcul haute performance dans un cadre d'optimisation numérique. Les outils de conception et d’optimisation sont répartis dans plusieurs équipes distantes, académiques et industrielles, qui collaborent au sein des mêmes projets. Les outils doivent être fédérés au sein d’un environnement commun afin d'en faciliter l'accès aux chercheurs et ingénieurs. L'environnement que nous proposons, pour répondre aux conditions précédentes, se compose d’un système de workflow et d’un système de calcul distribué. Le premier a pour objectif de faciliter la tâche de conception de l'application tandis que le second se charge de l’exécution sur des ressources de calcul distribuées. Bien sûr, des services de communication entre les deux systèmes doivent être développés. Les calculs doivent être réalisés de manière efficace, en prenant en compte le parallélisme interne de certains codes, l’exécution synchrone ou asynchrone des tâches, le transfert des données et les ressources matérielles et logicielles disponibles (répartition de charge par exemple). De plus, l’environnement doit assurer un bon niveau de tolérance aux pannes et aux défaillances logicielles, afin de minimiser leur influence sur le résultat final ou sur le temps de calcul. Une condition importante en particulier est de pouvoir implanter des dispositifs de reprise sur erreur, de telle sorte que le temps supplémentaire de traitement des erreurs reste très inférieur au temps de re-exécution total. Dans le cadre de ce travail, notre choix s'est porté sur le moteur de workflow Yawl, qui présente de bonnes caractéristiques en termes i) d'indépendance vis à vis du matériel et du logiciel (système client-serveur pouvant fonctionner sur du matériel hétérogène) et ii) de mécanisme de reprise sur erreur. Pour la partie calcul distribué, nos expériences ont été réalisées sur la plateforme Grid5000, en utilisant jusqu'à 64 machines différentes réparties sur cinq sites géographiques. Ce document détaille les choix de conception de cet environnement ainsi que les ajouts et modifications que nous avons été amenés à apporter à Yawl pour lui permettre de fonctionner sur une plateforme distribuée
This thesis aims conceiving an environment for high performance computing in a numerical optimization context. The tools for conception and optimization are distributed across several teams, both academics and industrial, which collaborate inside a unique project. The tools should be federated within a common environment to facilitate access to researchers and engineers. The environment that we offer, in order to meet the above conditions, consists of a workflow system and a distributed computing system. The first system aims to facilitate the application design task while the latter is responsible for executing on distributed computing resources. Of course, communication services between the two systems must be developed. The computation must be performed effectively, taking into account the internal parallelism of some software code, synchronous or asynchronous task execution, the transfer of data and hardware and software resources available (e.g. load balancing). In addition, the environment should provide a good level of fault tolerance and software failures, to minimize their influence on the final result or the computation time. An important condition in particular is to implement recovery devices on error occurence, so that the extra time for error handling remains well below the total time of re-execution. As part of this work, our choice fell on the Yawl workflow engine, which has good characteristics in terms of i) hardware and software independence (client-server system that can run on heterogeneous hardware) and ii) error recovery mechanism. For distributed computing part, our experiments were performed on the Grid5000 platform, using up to 64 different machines on five geographical sites. This document details the design of this environment and the extensions and changes we have had to perform on Yawl to enable it to run on a distributed platform

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Morajko, Anna. "Dynamic Tuning of Parallel/Distributed Applications." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2004. http://hdl.handle.net/10803/3043.

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Costache, Stefania. "Gestion autonome des ressources et des applications dans un nuage informatique selon une approche fondée sur un marché." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00925352.

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Abstract:

Les organisations qui possèdent des infrastructures de calcul à haute performance (HPC) font souvent face à certaines difficultés dans la gestion de leurs ressources. En particulier, ces difficultés peuvent provenir du fait que des applications de différents types doivent pouvoir accéder concurremment aux ressources tandis que les utilisateurs peuvent avoir des objectifs de performance (SLOs) variés. Pour atteindre ces difficultés, cette thèse propose un cadre générique et extensible pour la gestion autonome des applications et l'allocation dynamique des ressources. L'allocation des ressources et l'exécution des applications est régie par une économie de marché observant au mieux des objectifs de niveau de service (SLO) tout en tirant avantage de la flexibilité d'une nuage informatique et en maximisant l'utilisation de des ressources. Le marché fixe dynamiquement un prix aux ressources, ce qui, combiné avec une politique de distribution de monnaie entre les utilisateurs, en garantit une utilisation équitable. Simultanément, des contrôleurs autonomes mettent en oeuvre des politiques d'adaptation pour faire évoluer la demande en ressource de leur application en accord avec la SLO requise par l'utilisateur. Les politiques d'adaptation peuvent : (i) adapter dynamiquement leur demande en terme de CPU et de mémoire demandés en période de contention de ressource aux machines virtuelles (ii) et changer dynamiquement le nombre de machines virtuelle. Nous avons évalué cette plateforme au moyen de la simulation et sur l'infrastructure Grid'5000. Nos résultats ont montré que cette solution: (i) offre un support plus flexible aux applications de type différent demandant divers niveaux de service; (ii) conduit à une bonne satisfaction des utilisateurs moyennant une dégradation acceptable des performances comparées aux solutions centralisées existantes.

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Moraes, Sergio A. S. "A distributed processing framework with application to graphics." Thesis, University of Sussex, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.387338.

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Duboux, Thibault. "Régulation dynamique du partitionnement de données sur machines parallèles à mémoire distribuée." Lyon, École normale supérieure (sciences), 1996. http://www.theses.fr/1996ENSL0009.

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Abstract:

Le fil conducteur de cette thèse est l'équilibrage de charge : après un état de l'art sur l'équilibrage à toutes les étapes, de l'élaboration à l'exécution, des implantations sur ordinateurs parallèles à mémoire distribuée, nous proposons une strategie pour maintenir equilibre le partitionnement des donnees pour des problemes dynamiques et irreguliers. Cette strategie est particulierement adaptee dans des applications gerant des donnees complexes soumises a des requetes de mise a jour et de consultation. Elle se caracterise par sa tres faible influence sur le comportement de l'application. Cette strategie a ete appliquee sur des machines synchrones et asynchrones. Une machine dictionnaire synchrone a ainsi ete rendue modulaire grace a l'ajout de l'equilibrage. Une machine dictionnaire a egalement pu etre implantee sur un ordinateur asynchrone, cela servant de point de depart pour des applications en bases de donnees. Enfin, le probleme de l'arrangement d'un ensemble de segments dans le plan a permis de valider la strategie d'equilibrage pour des applications complexes

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Chihoub, Houssem-Eddine. "Managing Consistency for Big Data Applications on Clouds: Tradeoffs and Self Adaptiveness." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915091.

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Abstract:

A l'ère de Big Data, les applications de traitement intensif de données gèrent des volumes de données extrêmement grands. De plus, ils requièrent des temps de traitement très rapides. Une grande partie de ces applications sont déployées sur des clouds, afin de bénéficier des avantages de ces infrastructures. Dans ce contexte, la réplication est un moyen essentiel dans le cloud afin de surmonter les défis de Big Data. Cependant, la réplication introduit le problème important de la cohérence des données. La gestion de la cohérence est primordiale. Les modèles à cohérence forte induisent des coûts importants en terme de performance et ont des difficultés à passer à l'échelle à cause des besoins de synchronisation. A l'inverse, les modèles à cohérence faible (la cohérence à terme, par exemple) fournissent de meilleures performances ainsi qu'une meilleure disponibilité de données. Toutefois, ces derniers modèles peuvent tolérer, sous certaines conditions, trop d'incohérence temporaire. Dans le cadre du travail de cette thèse, nous abordons les problèmes liés aux compromis suscités par la gestion de la cohérence dans les systèmes de Big Data. Premièrement, nous proposons un modèle de cohérence auto-adaptative qui augmente et diminue de manière automatique le niveau de cohérence. Ceci permet de fournir de meilleures performances tout en satisfaisant les besoins des applications. En deuxième lieu, nous abordons les enjeux financiers liés à la gestion de cohérence dans le cloud. Par conséquent, nous proposons une gestion de la cohérence efficace en termes de coût. La troisième contribution consiste à étudier les effets de gestion de cohérence sur la consommation d'énergie des systèmes de stockage distribués. Cette étude nous mène à analyser les gains potentiels des reconfigurations adaptatives des systèmes de stockage en matière de réduction de la consommation. Afin de compléter notre travail au niveau système, nous abordons la gestion de cohérence au niveau de l'application. Nous introduisons une approche pour la modélisation du comportement de l'application lors de ses accès aux données. Le modèle proposé facilite la compréhension des besoins en cohérence. De plus, ce modèle est utilisé afin de gérer la cohérence de manière spécifique à l'application lors de l'exécution. Des évaluations approfondies sur les plates-formes Grid'5000 et Amazon EC2 démontrent l'efficacité des approches proposées.

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Kessy, Edgard. "Décomposition de domaine et calcul parallèle distribué : application à la mécanique des fluides." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES052.

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Abstract:

Ce travail concerne l'utilisation du parallélisme pour la résolution de certains problèmes de mécanique des fluides. La technique de décomposition de domaine a été appliquée pour résoudre en parallèle des problèmes basés aussi bien sur des schémas explicites qu'implicites. Elle a montré pour ce dernier cas la nécessité d'introduire un retard au niveau de la propagation de l'information lors de la gestion des interfaces entre sous-domaines. Deux exemples de problèmes couplés ont été résolus en parallèle. Le premier traite un problème de couplage fluide-structure appliqué au cas d'un propulseur de moteur fusée, le second exemple étant relatif à un couplage aérodynamique-chimie appliqué à une couche de mélange. La résolution parallèle a été faite sur différentes architectures MIMD à mémoire distribuée, avec l'utilisation des bibliothèques de communication PVM et MPI.

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Sueur, Dominique. "Algorithmes de redistribution de données : application aux systèmes de fichiers parallèles distribués." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10197.

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Abstract:

L'exploitation du parallelisme necessite une distribution prealable des donnees sur les processeurs. Cette distribution de calcul n'est habituellement pas conforme a la distribution utilisee sur les disques. Chaque operation d'entrees/sorties necessite alors une operation de redistribution pour migrer les donnees des processeurs de calculs aux nuds d'entrees/sorties. En generale, une redistribution est une operation couteuse. Cependant la plupart des redistributions usuelles acceptent une modelisation simplifiee. A partir de ces modeles simples nous avons defini des algorithmes efficaces. Ces algorithmes minimisent le nombre et le volume des messages et utilisent les processeurs de calculs en parallele avec les nuds d'entrees/sorties. Pour tirer profit de toute les ressources, il faut repartir au mieux les messages sur l'ensemble des destinataires. Les redistributions qui generent de nombreux conflits ont ete identifiees. Pour ces cas precis, nous avons calcule un ordonnancement optimal des messages. Les mesures effectuees sur une ferme de processeurs alpha montrent que le gain par rapport a un algorithme enumeratif general est toujours superieur a cinq. A partir de ces algorithmes nous avons construit un systeme de fichiers adapte aux machines paralleles heterogenes et au modele de programmation a parallelisme de donnees. Notre environnement integre notamment la notion de peripherique virtuel distribue. Chaque peripherique parallele est defini par une grille de nuds d'entrees/sorties et par une fonction de distribution semblable a celles utilisees par le langage hpf. Le concept de peripherique virtuel distribue est fondamental car il permet la reutilisabilite. Le programmeur accede a des fichiers logiques, sans avoir a connaitre l'organisation des donnees dans le systeme de fichiers. Les algorithmes de redistributions sont declenches dynamiquement a chaque operation d'entrees/sorties paralleles.

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Olejnik, Richard. "Passage à l'échelle d'applications java distribuées auto-adaptatives." Habilitation à diriger des recherches, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833237.

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Abstract:

L'évolution rapide des réseaux, des stations de travail, des gros calculateurs sans oublier les ordinateurs personnels, donne naissance à de nouvelles alternatives architecturales pour les traitements parallèles et distribués. Les Grappes, les grilles de calcul et plus récemment le calcul en nuages (Cloud Computing) répondent aux besoins en calcul sans cesse croissants, grâce à des nouveaux paradigmes et concepts logiciels et systèmes basés sur la programmation distribuée. Les principales caractéristiques des applications développées dans ce cadre sont d'être hétérogènes, irrégulières et imprévisibles. Pour permettre une exécution efficace des applications réparties en Java, nous proposons un environnement de programmation et un environnement d'exécution (ADAJ : Adaptative Distributed Applications in Java) qui optimise le placement dynamique des objets de l'application sur les grappes et les grilles d'ordinateurs. Cette répartition s'appuie sur de nouveaux mécanismes d'observation de l'activité des objets et des relations entre eux. Le gain de cette distribution flexible et adaptative des objets se traduit par une meilleure efficacité de l'exécution et la possibilité d'utiliser au mieux la puissance des différents calculateurs, tout en minimisant les coûts de communication et les surcoûts liés au contrôle de l'application. Munie de ces mécanismes, la plate-forme logicielle ADAJ assure une répartition adaptative et automatique des éléments de l'application sur la plateforme d'exécution, répondant de cette façon, aux évolutions du calcul et aux modifications de la disponibilité des ressources. Ce fonctionnement est basé sur un procédé de vol de cycle et permet de contrôler la granularité du traitement. Le programmeur n'a plus en principe, à s'en préoccuper. Les mécanismes ont été implémentés pour diverses plateformes et technologies. Dans un premier temps, ils ont été conçus pour fonctionner sur des grappes de stations de travail. Nous avons ensuite fait évoluer les solutions adoptées pour fonctionner sur des réseaux plus vastes (passage à l'échelle). En particulier, nous avons introduit un framework basé sur des composants logiciels, qui aide le concepteur à bâtir des applications pour grilles d'ordinateurs. Puis, ces travaux ont été étendus, de sorte que la plateforme ADAJ est aujourd'hui, un intergiciel à part entière. Elle est basée sur des web services et son système d'information, sur des systèmes à agents. Les mécanismes d'ADAJ peuvent maintenant gérer des plateformes d'exécution de type grille composées, à priori de milliers de machines. Nous avons finalement testé cette approche pour des problèmes de fouille de données à l'aide d'algorithmes distribués, spécifiquement développés. De cette façon nous avons répondu à la problématique actuelle concernant la mise en oeuvre et l'exploitation d'architecture de grille par des systèmes de type SOKU (Service Oriented Knowledge Utilities). Pour conclure, nous montrons comment nos travaux pourraient être utilisés dans l'environnement des systèmes-sur-puce de nouvelle génération.

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Samir, Sara. "Approches coopératives pour certaines classes de problèmes d'optimisation non convexe : Algorithmes parallèles / distribués et applications." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0039.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement des approches coopératives pour la résolution de certaines classes de problèmes d'optimisation non convexe qui jouent un rôle très important de par leurs applications dans de nombreux domaines. Il s'agit de combiner plusieurs algorithmes connus sous les noms des algorithmes composants (participants). La combinaison est basée principalement sur la programmation DC (Difference of Convex Functions) et DCA (DC Algorithm) avec des métaheuristiques. Pour la conception des logiciels nous utilisons les paradigmes de la programmation parallèle et distribuée. Chaque processus s'occupe d'un algorithme et communique avec les autres en appelant les fonctions de la bibliothèque MPI (Message Passing Interface) qui est un protocole de communication en programmation parallèle et distribuée. Outre l'introduction et la conclusion, la thèse est composée de quatre chapitres. Le chapitre 1 concerne les outils théoriques et algorithmiques comme servant de base méthodologique aux chapitres suivants. Le chapitre 2 s'articule autour les problèmes linéaires à variables mixtes binaires. Pour la résolution de ces problèmes, nous proposons une approche coopérative entre DCA et VNS (Variable Neighborhood Search). Puisque le schéma est constitué de deux algorithmes, nous optons pour la communication point à point entre les processus. Nous adaptons notre schéma pour résoudre le problème de localisation de l'installation avec des contraintes de capacités. Dans le chapitre 3, nous étudions la programmation quadratique à variables binaires. Nous développons une coopération entre DCA-Like (une nouvelle version de DCA) et deux autres métaheuristiques : GA (Genetic Algorithm) et MBO (Migrating Birds Optimization). Pour la communication entre les processus, nous utilisons la communication collective. Plus précisément une fonction qui permet la diffusion simultanée l'information d'un processus à tous les autres. Cette approche est adaptée et appliquée au problème d'affectation quadratique. Dans le chapitre 4, nous résolvons les problèmes de "clustering" via la minimisation de la somme des carrés par deux approches coopératives. La première consiste à combiner le DCA avec VNS et TS (Tabu Search). Quant à la deuxième, elle utilise la MBO avec les trois derniers algorithmes précités. Dans ces deux approches, nous utilisons une fonction de communication qui permet au processus d'accéder aux mémoires des autres et y enregistrer son information sans un temps d'attente
In this thesis, we are interested in developing new cooperative approaches for solving some classes of nonconvex problems which play a very important role to model real-world problems. To design the schemes of our approaches, we combine several algorithms which we call the component (participant) algorithms. The combination is mainly based on DC (Difference of Convex Functions) and DCA (DC Algorithm) with metaheuristics. To develop our solution methods, we use the paradigm of parallel and distributed programming. Therefore, each process deals with an algorithm and communicates with the others by calling the functions of the MPI (Message Passing Interface) library which is a communication protocol in parallel and distributed programming. Besides the introduction and conclusion, this thesis is composed of four chapters. Chapter 1 concerns the theoretical and algorithmic tools serving as a methodological basis for the following chapters. Chapter 2 is about the mixed binary linear programs. To solve these problems, we propose a cooperative approach between DCA and VNS (Variable Neighborhood Search). Since the scheme is constituted by two algorithms, we use the point to point communication between the processes. As an application, we adapt our scheme to solve the capacitated facility location problem. Concerning chapter 3, we study the class of binary quadratic problems. Regarding the solution methods, we develop a cooperation between DCA-like which is a new version of DCA and two other metaheuristics: GA (Genetic Algorithm) and MBO (Migrating Birds Optimization). The exchange of information between the processes is expressed by using collective communication's function. More precisely, we call a function which allows broadcasting information of a process to all the others at the same time. This cooperative approach is adapted to the quadratic assignment problem. In chapter 4, we solve the MSSC (Minimum-Sum-of-Squares Clustering) using two cooperative approaches. The first combines DCA, VNS, and TS (Tabu Search). As for the second, it combines the MBO with the other three algorithms cited before. In these two approaches, we use a function of communication that allows a process to access the memories of the others and save the information there without blocking the work of the receiving processes

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Andersson, Filip, and Simon Norberg. "Scalable applications in a distributed environment." Thesis, Blekinge Tekniska Högskola, Sektionen för datavetenskap och kommunikation, 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:bth-3917.

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Abstract:

As the amount of simultaneous users of distributed systems increase, scalability is becoming an important factor to consider during software development. Without sufficient scalability, systems might have a hard time to manage high loads, and might not be able to support a high amount of users. We have determined how scalability can best be implemented, and what extra costs this leads to. Our research is based on both a literature review, where we have looked at what others in the field of computer engineering thinks about scalability, and by implementing a highly scalable system of our own. In the end we came up with a couple of general pointers which can help developers to determine if they should focus on scalable development, and what they should consider if they choose to do so.

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Lavallée, Ivan. "Contribution à l'algorithmique parallèle et distribuée application à l'optimisation combinatoire." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37599001k.

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Dinh, Nuong Quang. "Time warp and its applications on a distributed system." Thesis, University of Bath, 1990. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.278198.

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JAN, BILAL. "Parallel and Distributed Programing for Data Computation Intensive Applications." Doctoral thesis, Politecnico di Torino, 2015. http://hdl.handle.net/11583/2592696.

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Abstract:

Scientific Computing requires high computation power where large volumes of data are processed quickly usually in gigaFLOPS and teraFLOPS. Supercomputers, grid or cluster based systems are always the preferred choice for running such massively parallel scientific computing jobs. Due to its high performance and low cost GPUs are the preferred choice in High Performance Computing. The GPUs though originally were designed for rendering graphics in high resolution games, are now a days extensively used for computation intensive general purpose applications by the name GPGPU (General Purpose Graphic Processing Unit). Various programming tools and APIs have been developed for GPU computing with greater attention received by CUDA, OpenCL and OpenGL. This work uses OpenCL as parallel programming tool because of its open standard and heterogeneity. GPU Computing power has been exploited in running various applications such as sorting large data sets, design and implementation of parallel FFT library and the FFT based fast Magnetostatic field computation in the area of Micromagnetics. Sorting algorithms arrange a given sequence of input data into a certain order (monotonic increase or decrease) and are categorized by their computational complexity for best, average and worst case analysis. The time complexity is not the only deciding parameter, but other factors like stability, robustness, scalability, input distribution, memory storage and access patterns decide the applicability of a sorting algorithm for a certain application domain. The portion of the thesis work is devoted to the design and implementation of new parallel sorting techniques well suited for multi-processor architectures like GPUs and other multi-core systems. The novel sorting technique, Butterfly Network Sort, exploit high parallelism in its design and thus achieve considerable speedup against state-of-the-art sorting techniques. Fast Fourier Transforms library (named ToPe-FFT) is implemented using OpenCL. ToPe-FFT is based on the well-known Cooley-Tukey algorithm with auto-tuning for multiple GPUs. The open source ToPe-FFT implements several base radices along side the support for mixed-radices making it an almost arbitrary length FFT library. The library takes Complex-to-Complex (C2C) input type with dimension sizes up-to 3D. The design and interface of ToPe-FFT is similar to cuFFT and FFTW. The supported features of arbitrary input length, better accuracy in high dimension transforms, load balancing on multiple GPUs and above all significant speedup against cuFFT and FFTW makes ToPe-FFT promising in delivering maximum performance. An optimized version is tested in Micromagnetic simulations for performance improvement. In Micromagnetic simulations the computation of Magnetostatic field is the most time consuming part of the overall simulation time. In the case of a ferromagnetic region discretized into N number of elementary cells, the computation of Magnetostatic field at a particular location has a functional relationship with the magnetization at all other elements in the whole region. This long range elementary dipole interactions has high computation cost. In the FFT based Magnetostatic field computation, the given model is treated as discrete convolution problem with a reduced complexity. We have used an optimized version of our ToPe-FFT library for accelerating Magnetostatic field computation. Our GPU based optimized field solver has significant speedup against OOMMF Magnetostatic field computation time.

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Fernandes, de Carvalho Costa Genaro. "Automatic dynamic tuning of parallel/distributed applications on computational grids." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2009. http://hdl.handle.net/10803/5771.

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Abstract:

Las aplicaciones paralelas presentan diversos problemas de prestaciones al ser cambiadas para ejecutar en entornos Grid. Las características del sistema pueden ser diferentes en cada ejecución y en algunos casos dentro de una misma ejecución. Los recursos remotos comparten enlaces de red y, los procesos de la aplicación comparten las maquinas con otros procesos. En esos escenarios se propone el uso de la técnica de sintonización dinámica de prestaciones para ayudar las aplicaciones a adaptarse a los cambios en las características del sistema con la intención de resolver los problemas de prestaciones.
Esta tesis analiza el problema de la ejecución de aplicaciones paralelas en entornos Grid, herramientas para el análisis de prestaciones disponibles y modelos adecuados para la sintonización dinámica de aplicaciones paralelas en este tipo de entorno. De este análisis, se propone una arquitectura para sintonización dinámica de aplicaciones paralelas en entornos Grid llamada GMATE. Esta arquitectura incluye diversas contribuciones. En el caso donde un gestor de recursos de alto nivel decide el mapeo de procesos de la aplicación, se proponen dos aproximaciones para el seguimiento de procesos que habilita GMATE a localizar donde las capas de software del Grid ha mapeado los procesos de la aplicación. Una aproximación consiste en la integración de GMATE a las capas de software del Grid. La otra integra los componentes requeridos de GMATE dentro de los binarios de la aplicación. El primer enfoque requiere derechos de administración en cuanto que el segundo incrementa el binario del la aplicación, lo que torna más lento el arranque de la misma.
Para respetar las políticas de las organizaciones propietarias de los recursos, todas las comunicaciones usan el mismo certificado de seguridad de la aplicación. Esas comunicaciones son hechas con base en las capas del Grid. Esta aproximación habilita la arquitectura a monitorizar y sintonizar los procesos de la aplicación de forma dinámica a las restricciones de cortafuegos de las organizaciones y políticas de uso de la red en las mismas.
Para bajar la necesidad de comunicaciones en la arquitectura GMATE, se encapsula parte de la lógica requerida para colectar las medidas y para cambiar los parámetros de la aplicación en componentes encuestados que ejecutan dentro de espacio de memoria del proceso de la aplicación. Para colectar medidas, se ha creado componentes sensores que disminuyen la necesidad de comunicaciones llevando el procesamiento de eventos para dentro del proceso de la aplicación. Diferente de la instrumentación tradicional, los sensores pueden retrasar la transmisión de los eventos y ejecutar operaciones básicas como sumas, temporizadores, promedios o generación de eventos basados en umbrales. Esas capacidades reducen los requerimientos de comunicaciones que son útiles en situaciones de bajo ancho de banda. Se propone también el encapsulamiento de la lógica de cambio en las aplicaciones en componentes actuadores. Los actuadores son instalados en el flujo de ejecución de la aplicación y posibilita la sincronización y baja intrusión en cambio de variables y ejecución de funciones para modificar la aplicación. La arquitectura propuesta posibilita la comunicación entre sensores y actuadores lo cual habilita la sintonizaciones sencillas sin necesidad de comunicaciones.
Para aplicar la sintonización dinámica en entornos Grid, necesitamos de un modelo de prestaciones que pueda ser usado en entornos con heterogeneidad de red y procesadores para guiar el proceso. Se propone un modelo de prestaciones basado en una heurística para lograr usar el máximo número de esclavos y el mejor tamaño de grano en una ejecución Maestro-Esclavo en sistemas Grid. Se considera que una clase de aplicaciones pueden ser desarrolladas con la capacidad de cambiar el tamaño de grano en tiempo de ejecución y que esa acción cambia la relación entre cómputo y comunicación. En el escenario donde usuarios reciben un conjunto de recursos para una ejecución paralela, esos recursos pueden configurar un sistema de múltiples clústeres. La heurística del modelo presentado permite guiar la selección de los recursos para disminuir el tiempo total de ejecución de la aplicación. Se intenta buscar el punto donde el maestro usa el máximo número de esclavos posible asignando prioridad a aquellos más rápidos.
Se presentan los resultados de sintonización del tamaño de grano y número de esclavos en ejecuciones Maestro-Esclavo en entornos Grid donde se logra bajar el tiempo total de ejecución de la aplicación y aumentando la eficiencia de uso de los recursos. Se presentan las implementaciones de las aplicaciones multiplicación de matrices, N-Body y cargas sintéticas las cuales tienen diferentes grados en la relación entre cómputo y comunicación en escenarios de cambio del tamaño de grano.
When moving to Grid Computing, parallel applications face several performance problems. The system characteristics are different in each execution and sometimes within the same execution. Remote resources share network links and in some cases, the processes share machines using per-core allocation. In such scenarios we propose to use automatic performance tuning techniques to help an application adapt itself thus a system changes in order to overcome performance bottlenecks.
This thesis analyzes such problems of parallel application execution in Computational Grids, available tools for performance analysis and models to suit automatic dynamic tuning in such environments. From such an analysis, we propose system architecture for automatic dynamic tuning of parallel applications on computational Grids named GMATE. Its architecture includes several contributions. In cases where a Grid meta-scheduler decides application mapping, we propose two process tracking approaches that enable GMATE to locate where a Grid middleware maps application processes. One approach consists of the integration of GMATE components as Grid middleware. The other involves the need to embed a GMATE component inside application binaries. The first requires site administration privileges while the other increases the application binary which slows down application startup.
To obey organizational policies, all communications use the same application security certificates for authentication. The same communications are performed using Grid middleware API. That approach enables the monitoring and tuning process to adapt dynamically to organizational firewall restrictions and network usage policies.
To lower the communication needs of GMATE, we encapsulate part of the logic required to collect measurements and change application parameters in components that run inside the processing space. For measurements collection, we create sensor components that reduce the communication needs by event processing inside the process space. Different from traditional instrumentation, sensors can postpone the event transmission and perform basic operations such as summarizations, timers, averages or threshold based event generation. That reduces the communication requirements in cases where network bandwidth is expensive. We also encapsulate the modifications used to tune the application in components called actuators. Actuators may be installed at some point in the program flow execution and provide synchronization and low overhead control of application variables and function executions. As sensors and actuators can communicate with each other, we can perform simple tuning within process executions without the need for communication.
As the dynamic tuning is performance model-centric, we need a performance model that can be used on heterogeneous processors and network such Grid Systems. We propose a heuristic performance model to find the maximum number of workers and best grain size of a Master-Worker execution in such systems. We assume that some classes of application may be built capable of changing grain size at runtime and that change action can modify an application's compute-communication ratio. When users request a set of resources for a parallel execution, they may receive a multi-cluster configuration. The heuristic model allows for shrinking the set of resources without decreasing the application execution time. The idea is to reach the maximum number of workers the master can use, giving high priority to the faster ones.
We presented the results of the dynamic tuning of grain size and the number of workers in Master-Worker applications on Grid systems, lowering the total application execution time while raising system efficiency. We used the implementation of Matrix-Multiplication, N-Body and synthetic workloads to try out different compute-communication ratio changes in different grain size selections.

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Cadore, Cataldo Rodrigo. "Subutai : Distributed synchronization primitives for legacy and novel parallel applications." Thesis, Lorient, 2019. http://www.theses.fr/2019LORIS541.

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Abstract:

Les applications parallèles sont essentielles pour utiliser efficacement la puissance de calcul des systèmes multi-processeurs (MPSoC). Cependant, ces applications ne s’adaptent pas sans effort au nombre de cœurs à cause des opérations de synchronisation qui limitent les gains de parallélisation. Les solutions existantes soit se restreignent à un sous-ensemble de primitives de synchronisation, soit nécessitent de modifier le code source de l'application, ou les deux. Nous présentons Subutai, une solution logiciel/matériel conçue pour distribuer les mécanismes de synchronisation sur le réseau sur puce, tout en restant compatible avec le code source originel. Subutai est composé d’un matériel spécialisé dans l’accélération des opérations de synchronisation, une mémoire privée, un pilote de système d’exploitation et une bibliothèque personnalisée. Nous ciblons la bibliothèque POSIX Threads (PThreads), largement utilisée comme bibliothèque de synchronisation native et en interne par d’autres bibliothèques telles que OpenMP ou TBB. Nous fournissons aussi des extensions à Subutai destinées à accélérer encore davantage les applications dans deux cas: (i) plusieurs applications dans un contexte d'exécution fortement disputé; et (ii) sérialisation d’accès pour les variables condition dans PThreads. Les résultats expérimentaux sur quatre applications du benchmark PARSEC fonctionnant sur un MPSoC à 64 cœurs montrent une accélération moyenne des applications de 1,57× par rapport à des solutions purement logicielles. Une accélération de 5% en plus est obtenue en utilisant notre politique d'ordonnancement Critical Section-aware comparée à un ordonnanceur Round-Robin de base
Parallel applications are essential for efficiently using the computational power of a MultiProcessor System-on-Chip (MPSoC). Unfortunately, these applications do not scale effortlessly with the number of cores because of synchronization operations that take away valuable computational time and restrict the parallelization gains. The existing solutions either restrict the application to a subset of synchronization primitives, require refactoring the source code of it, or both. We introduce Subutai, a hardware/software architecture designed to distribute the synchronization mechanisms over the Network-on-Chip. Subutai is comprised of novel hardware specialized in accelerating synchronization operations, a small private memory for recording events, an operating system driver, and a user space custom library that supports legacy and novel parallel applications. We target the POSIX Threads (PThreads) library as it is widely used as a synchronization library, and internally by other libraries such as OpenMP and Threading Building Blocks. We also provide extensions to Subutai intended to further accelerate parallel applications in two scenarios: (i) multiple applications running in a highly-contended scheduling scenario; (ii) remove the access serialization to condition variables in PThreads. Experimental results with four applications from the PARSEC benchmark running on a 64-core MPSoC show an average application speedup of 1.57× compared with the legacy software solutions. The same applications are further sped up to 5% using our proposed Critical Section-aware scheduling policy compared to a baseline Round-Robin scheduler without any changes in the application source code

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Chapman, Barbara Mary. "Software support for advanced applications on distributed memory multiprocessor systems." Thesis, Queen's University Belfast, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.263366.

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Tourancheau, Bernard Cosnard Michel Verjus Jean-Pierre. "Algorithmique parallèle pour les machines à mémoire distribuée application aux algorithmes matriciels /." S.l. : Université Grenoble 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00332663.

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Kilpatrick, Carol Elizabeth. "Capture and display of performanced information for parallel and distributed applications." Diss., Georgia Institute of Technology, 1991. http://hdl.handle.net/1853/8193.

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Mba, Mathieu Leonel. "Génération automatique de plate-forme matérielles distribuées pour des applications de traitement du signal." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS341.

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Abstract:

Les langues locales ou langues maternelles propres aux individus jouent un rôle important pour leur épanouissement dans leurs différentes activités socio-économiques. Les langues africaines, et spécifiquement les langues camerounaises sont exposées à la disparition au profit des langues étrangères adoptées comme langues officielles au lendemain des indépendances. C’est la raison pour laquelle il est primordial de les numériser et les intégrer dans la majorité des services dématérialisés pour leur pérennisation. La reconnaissance vocale, largement utilisée comme interface d'interaction homme machine, peut être non seulement un outil d'intégration des langues locales dans les applications, mais aussi un outil de collecte et de numérisation des corpus. Les systèmes embarqués sont l'environnement par excellence de déploiement des applications qui exploitent cette interface d'interaction homme machine. Cela implique qu'il est nécessaire de prendre des mesures (à travers la réduction du temps de réponse) pour satisfaire la contrainte de temps réel très souvent rencontrée dans ce type d'application. Deux approches existent pour la réduction du temps de réponse des applications à savoir la parallélisation et l'usage des architectures matérielles efficaces. Dans cette thèse, nous exploitons une approche hybride pour réduire le temps de réponse d'une application. Nous le faisons par la parallélisation de cette application et sa mise en œuvre sur architecture reconfigurable. Une architecture dont les langages de mise en œuvre sont connus pour être de bas niveau. De plus, au vu de la multitude des problématiques posées par la mise en œuvre des systèmes parallèles sur architecture reconfigurable, il se pose un problème de productivité de l'ingénieur. Dans cette thèse, en vue de mettre en œuvre un système de reconnaissance vocale temps réel sur système embarqué, nous proposons, une approche de mise en œuvre productive d'applications parallèles sur architecture reconfigurable. Notre approche exploite MATIP un outil de conception orienté plateforme, comme FPGA Overlay basé sur la synthèse de haut niveau. Nous exploitons cette approche pour mettre en œuvre un modèle parallèle d'un algorithme d'extraction des caractéristiques pour la reconnaissance des langues à tons (caractéristique de la majorité des langues camerounaises). L'expérimentation de cette solution sur des mots isolés de la langue Kóló, en comparaison à d'autres propositions (version logicielle et IP matérielles), montre que, notre approche est non seulement productive en temps de mise en œuvre, mais aussi l'application parallèle obtenue est efficace en temps de traitement. C’est la raison pour laquelle nous avons mis en œuvre XMATIP une extension de MATIP pour rendre cette approche compatible à la co-conception et co-synthèse matérielle logicielle
Local languages or mother tongues of individuals play an essential role in their fulfillment in their various socio-economic activities. African languages and specifically Cameroonian languages are exposed to disappearance in favor of foreign languages adopted as official languages after independence. This is why it is essential to digitalize and integrate them into the majority of dematerialized services for their sustainability. Speech recognition, widely used as a human-machine interface, can be not only a tool for integrating local languages into applications but also a tool for collecting and digitizing corpora. Embedded systems are the preferred environment for deploying applications that use this human-machine interface. This implies that it is necessary to take measures (through the reduction of the reaction time) to satisfy the real-time constraint very often met in this type of application. Two approaches exist for the reduction of the application's response time, namely parallelization and the use of efficient hardware architectures. In this thesis, we exploit a hybrid approach to reduce the response time of an application. We do this by parallelizing this application and implementing it on a reconfigurable architecture. An architecture whose implementation languages are known to be low-level. Moreover, given the multitude of problems posed by the implementation of parallel systems on reconfigurable architecture, there is a problem with design productivity for the engineer. In this thesis, to implement a real-time speech recognition system on an embedded system, we propose an approach for the productive implementation of parallel applications on reconfigurable architecture. Our approach exploits MATIP, a platform-based design tool, as an FPGA Overlay based on high-level synthesis. We exploit this approach to implement a parallel model of a feature extraction algorithm for the recognition of tonal languages (characteristic of the majority of Cameroonian languages). The experimentation of this implementation on isolated words of the Kóló language, in comparison to other implementations (software version and hardware IP), shows that our approach is not only productive in implementation time but also the obtained parallel application is efficient in processing time. This is the reason why we implemented XMATIP an extension of MATIP to make this approach compatible with hardware-software co-design and co-synthesis

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Lee, Dong Ryeol. "A distributed kernel summation framework for machine learning and scientific applications." Diss., Georgia Institute of Technology, 2012. http://hdl.handle.net/1853/44727.

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Abstract:

The class of computational problems I consider in this thesis share the common trait of requiring consideration of pairs (or higher-order tuples) of data points. I focus on the problem of kernel summation operations ubiquitous in many data mining and scientific algorithms. In machine learning, kernel summations appear in popular kernel methods which can model nonlinear structures in data. Kernel methods include many non-parametric methods such as kernel density estimation, kernel regression, Gaussian process regression, kernel PCA, and kernel support vector machines (SVM). In computational physics, kernel summations occur inside the classical N-body problem for simulating positions of a set of celestial bodies or atoms. This thesis attempts to marry, for the first time, the best relevant techniques in parallel computing, where kernel summations are in low dimensions, with the best general-dimension algorithms from the machine learning literature. We provide a unified, efficient parallel kernel summation framework that can utilize: (1) various types of deterministic and probabilistic approximations that may be suitable for both low and high-dimensional problems with a large number of data points; (2) indexing the data using any multi-dimensional binary tree with both distributed memory (MPI) and shared memory (OpenMP/Intel TBB) parallelism; (3) a dynamic load balancing scheme to adjust work imbalances during the computation. I will first summarize my previous research in serial kernel summation algorithms. This work started from Greengard/Rokhlin's earlier work on fast multipole methods for the purpose of approximating potential sums of many particles. The contributions of this part of this thesis include the followings: (1) reinterpretation of Greengard/Rokhlin's work for the computer science community; (2) the extension of the algorithms to use a larger class of approximation strategies, i.e. probabilistic error bounds via Monte Carlo techniques; (3) the multibody series expansion: the generalization of the theory of fast multipole methods to handle interactions of more than two entities; (4) the first O(N) proof of the batch approximate kernel summation using a notion of intrinsic dimensionality. Then I move onto the problem of parallelization of the kernel summations and tackling the scaling of two other kernel methods, Gaussian process regression (kernel matrix inversion) and kernel PCA (kernel matrix eigendecomposition). The artifact of this thesis has contributed to an open-source machine learning package called MLPACK which has been first demonstrated at the NIPS 2008 and subsequently at the NIPS 2011 Big Learning Workshop. Completing a portion of this thesis involved utilization of high performance computing resource at XSEDE (eXtreme Science and Engineering Discovery Environment) and NERSC (National Energy Research Scientific Computing Center).

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Guidec, Frédéric. "Un cadre conceptuel pour la programmation par objets des architectures parallèles distribuées : application à l'algèbre linéaire." Phd thesis, Université Rennes 1, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00497563.

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Abstract:

Les méthodes et les environnements de programmation adaptés aux machines mono-processeur traditionnelles s'avèrent inutilisables avec les machines parallèles à mémoire distribuée, car ils ne permettent pas d'en maîtriser le parallélisme. À ce jour, l'utilisation de ces machines demeure donc très limitée, car les programmeurs sont en général assez réticents à l'idée de devoir y porter manuellement leurs applications. De nombreuses recherches actuelles visent à simplifier le développement des applications parallèles pour ce type de machine. Le travail effectué au cours de cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement et de l'expérimentation de l'environnement EPEE (Environnement Parallèle d'exécution de Eiffel). EPEE constitue un cadre conceptuel pour la conception et la mise en oeuvre de composants logiciels parallèles réutilisables à l'aide des mécanismes de la programmation par objets. Nous avons caractérisé les objets pouvant être distribués et exploités en parallèle dans lénvironnement EPEE, et proposé des schémas conceptuels permettant de développer de tels objets en insistant sur les points clés mis en avant dans les techniques modernes de génie logiciel, à savoir la maîtrise de la complexité (résolue par la modularisation, l'encapsulation, l'héritage), et la maintenabilité (corrective et évolutive). Nous avons ensuite appliqué ces schémas conceptuels pour développer une bibliothèque parallèle de démonstration. Cette bibliothèque expérimentale, baptisée Paladin, est dédiée au calcul d'algèbre linéaire sur machines parallèles à mémoire distribuée. Elle est en outre extensible, d'un emploi aisé, performante et portable. Ces caractéristiques confirment la viabilité de l'approche consistant à utiliser les mécanismes de la programmation par objets pour construire des bibliothèques pour machines parallèles.

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Occello, Michel. "Blackboards distribués et parallèles : application au contrôle de systèmes dynamiques en robotique et en informatique musicale." Nice, 1993. http://www.theses.fr/1993NICE4627.

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Abstract:

Le problème aborde dans cette thèse consiste en l'élaboration d'outils informatiques pour le contrôle intelligent de processus dynamiques, c'est-à-dire des systèmes intelligents temps réel. Ces outils doivent posséder des capacités de décision et d'assistance aux opérateurs, ils mettent en jeu de nombreux types d'expertise travaillant souvent en coopération. Dans le cadre de l'intelligence artificielle distribuée, le concept de blackboard peut être vu comme un cadre organisationnel basé sur le partage d'informations pour un système multi-agents. L'adéquation du concept de blackboard à la réalisation d'outils pour le contrôle est étudiée afin d'en dégager les avantages et les limites, de façon à construire un modèle satisfaisant aux contraintes du domaine. Une synthèse des études sur les systèmes blackboard dans le contrôle et sur le parallélisme dans ces systèmes montre que le problème est la construction d'une architecture répondant au besoin du temps réel. L'étude des opportunités de l'utilisation des blackboards pour le temps réel permet de dégager quelques recommandations. Ensuite, un modèle original de système blackboard parallèle temps réel pour le contrôle est présenté. Une représentation ensembliste du concept tel qu'il est interprète dans un contexte multi-agents a été choisie. La description des agents et des données partagées suffit à la spécification d'un tel système. La transparence d'un mécanisme de contrôle artificiel conduit à la généricité du contrôle. L'absence de modélisation formelle dans la théorie des blackboards et la généricité souhaitée pour l'architecture, motivent un essai de description des différents composants (agents et contrôle) à l'aide de réseaux de Petri. Un outil de développement base sur ce modèle est proposé. Enfin, cette thèse propose une décomposition des grandes fonctions du contrôle de processus dynamiques à l'aide de systèmes blackboards spécifiques. Trois applications valident le modèle et la décomposition basée sur des blackboards. Elles sont issues de l'informatique musicale, de la téléopération et de la robotique mobile
This thesis deals with the design of software tools for « intelligent » process control, i. E. Real time intelligent software. These tools need decision making and operator assistance capabilities. They involve many types of cooperating knowledge. In Distributed Artificial Intelligence, the blackboard concept can be viewed as a orgnisational framework for multi agent systems. The adaptation of the blackboard concept to the design of control tools is studied in order to show advantages and limits and to build a model according to the constraints of the domain. A synthesis of the studies on blackboard in existing control systems and on the use of parallelism in this system shows that the problem is the specification of an architecture able to meet real time constraints. Then, an original model of real time parallel blackboard is presented. A representation of the concept in this framework using mathematical sets is chosen. The specification of agents and shared data is sufficient to describe the system. A generic control unit is proposed. The components of the model are described using Petri nets. A development tool based on this model is presented. Finally, this thesis proposes a decomposition of the problem of process control based on specialized blackboards. Three applications valid the model and the decomposition. They deal with computer music robotics and teleoperation

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Sunderland, Andrew Gareth. "Large scale applications on distributed-memory parallel computers using efficient numerical methods." Thesis, University of Liverpool, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.367976.

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Hamza, Golyeri. "Safran: A Distributed And Parallel Application Development Framework For Networks Of Heterogeneous Workstations." Master's thesis, METU, 2005. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12606023/index.pdf.

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Abstract:

With the rapid advances in high-speed network technologies and steady decrease in the cost of hardware involved, network of workstation (NOW) environments began to attract attention as competitors against special purpose, high performance parallel processing environments. NOWs attract attention as parallel and distributed computing environments because they provide high scalability in terms of computing capacity and they have much smaller cost/performance ratios with high availability. However, they are harder to program for parallel and distributed applications because of the issues involved due to their loosely coupled nature. Some of the issues to be considered are the heterogeneity in the software and hardware architectures, uncontrolled external loads, network overheads, frequently changing system characteristics like workload on processors and network links, and security of applications and hosts. The general objective of this work is to provide the design and implementation of a JavaTM-based, high performance and flexible platform i.e. a framework that will facilitate development of wide range of parallel and distributed applications on networks of heterogeneous workstations (NOW). Parallel and distributed application developers are provided an infrastructure (consisting of pieces of executable software developed in Java and a Java software library) that allows them to build and run their distributed applications on their heterogeneous NOW without worrying about the issues specific to the NOW environments. The results of the extensive set of experiments conducted have shown that Safran is quite scaleable and responds well to compute intensive parallel and distributed applications.

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Viennot, Laurent. "Quelques algorithmes parallèles et séquentiels de traitement des graphes et applications." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00471691.

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Abstract:

Cette présente un point de vue algorithmique parllèle et séquentiel sur le traitement des graphes. Le chapitre~1 est consacré au modèle \lscPRAM qui est le modèle de parallèlisme le plus simple qui soit : plusieurs processeurs ont accès à une mémoire partagée. Même avec la simplification apportée par le modèle, certains problèmes restent difficiles à résoudre. La section~1.1 introduit une représentation adaptée aux traitement algorithmique des ordres de dimension fixée $d$ et permet de calculer une représentation classique de l'ordre, ce calcul est lié aux traitement de requêtes géométriques dans un espace de dimension $d$. La section~1.2 est consacrée à la reconnaissance en parallèle des ordres \lscN-free et la section~1.3 traite de la reconnaissance des graphes de comparabilité. D'une manière générale, l'étude de classes particulières de graphes permet de résoudre des problèmes qui sont difficiles dans le cas général en utilisant une structure algorithmique sous-jacente à la classe considérée. Le problème de la reconnaissance consiste à trouver cette structure. Le chapitre~2 est au consacré au modèle \lscCGM qui est un modèle de machine parallèle dite << à gros grain >> qui priviligie l'étude du placement distribué des données d'un problème, \cad{} sur les différentes mémoires des ordinateurs qui vont travailler ensemble sur le problème. Ce chapitre reprend les problèmes abordés dans le modèle \lscPRAM et en fournit des solutions dans le modèle \lscCGM. Un algorithme de \anglais{list-ranking} est de plus présenté dans la section d'un graphe dans ce modèle. Le chapitre~3 est consacré à un << modèle de calcul >> très particulier issu d'un problème de téléphonie \lscGSM. Ce chapitre regroupe d'une part les différentes idées algorithmiques qui s'appliquent à un tel problème soumis à de multiples contraintes et d'autre part des simulations permettant d'évaluer la pertinence des différentes idées. Ce problème est de nature continue mais on peut néanmoins y apporter des solutions issues de l'algorithmique discrète telles que les techniques liées aux des composantes connexes d'un graphe. Par soucis de continuité, un algorithme de composante connexes est donné dans chacun des trois modèles abordés. Enfin, le chapitre~4 est consacré à une nouvelle technique algorithmique : l'affinage de partition. La section~4.1 tente de cerner cette technique et montre les ressemblances entre différents algorithmes existants. Cette technique nous permettra de généraliser certains de ces algorithmes à la résolution d'autres problèmes proches. L'affinage de partition nous permettra ensuite dans la section~4.2 de donner des algorithmes simples pour résoudre la reconnaissance des graphes d'intervalles et l'orientation transitive, deux problèmes dont les solution algorithmiques efficaces étaient jusque là très difficiles à implanter et reposaient sur des structures de données complexes.

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Roy, Matthieu. "Synchronisation distribuée sans attente : application à la résolution des problèmes d'accord par contrainte des données." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN10124.

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Abstract:

Nous nous intéressons aux problèmes de décision, qui sont une généralisation de la notion de vote : N entités doivent se mettre d'accord sur un ou plusieurs valeurs communes. Ce type de problème est largement utilisé dans les systèmes répartis. Ce problème n'a pas de solution dans un système asynchrone ; nous développons ici une nouvelle approche en nous intéressant non pas au système, mais aux données. Nous montrons qu'il est possible d'écrire des protocoles qui résolvent ce type de problème lorsque les valeurs proposées par les processus satisfont certaines contraintes connues a priori. Cette classe de protocoles peut être définie par des propriétés simples, et permet des algorithmes génériques pour plusieurs problèmes d'accord. Tous les protocoles présentés sont sûrs : ils ne donnent jamais de résultat erroné. Nous présentons un algorithme à qualité de service modulable, qui montre un compromis entre la convergence et la communication nécessaire.

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Genaud, Stéphane. "Exécutions de programmes parallèles à passage de messages sur grille de calcul." Habilitation à diriger des recherches, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440503.

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Abstract:

Le document présente une synthèse de travaux sur le déploiement, l'utilisation et les techniques de mise en oeuvre d'applications développées selon un modèle de programmation à passage de messages sur des grilles de calcul. La première partie décrit les performances observées sur la période 2002-2006 sur une plateforme à l'échelle de la France, ainsi que les gains obtenus par équilibrage de charge. La deuxième partie décrit un intergiciel nouveau baptisé P2P-MPI qui synthétise un ensemble de propositions pour améliorer la prise en charge de tels programmes à passage de messages.

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Gu, Weiming. "On-line monitoring and interactive steering of large-scale parallel and distributed applications." Diss., Georgia Institute of Technology, 1995. http://hdl.handle.net/1853/9220.

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Hadim, Mustapha Boukhalfa. "Sur une méthode de routage des messages dans les architectures parallèles à mémoire distribuée : application à la grille torique." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00822076.

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Abstract:

Dans les architectures parallèles à mémoire distribuée, la communication entre processus est un des facteurs de performance les plus importants pour les applications. Le système qui en a la charge, i.e, le noyau de communication, doit intégrer une fonctionnalité essentielle pour de telles architectures : le routage des messages. Cette fonctionnalité est assurée par une composante spécifique du noyau de communication: le noyau de routage, dont le rôle est l'acheminement d'un message d'un noeud émetteur vers un noeud récepteur. L'acheminement des messages nécessite une stratégie de routage qui spécifie les chemins de communication pour toute paire de processeurs (source, destination) du réseau d'interconnexion. Une telle stratégie de routage doit satisfaire d'une part, des critères de correction et d'autres part, des critères d'efficacité. Le but de cette thèse est la conception de stratégies de routage pour les réseaux de processeurs qui satisfont à la fois, les critères de correction et les critères d'efficacité. Nous proposons une méthode de conception de stratégies de routage, permettant par une démarche incrément-ale, de satisfaire les deux types de critère: la communication multi-niveaux et le schéma de communication primaire associé. Pour mesurer l'efficacité de la méthode, nous l'appliquons à un réseau particulier : la grille torique. Les différents algorithmes de routage obtenus sont corrects et très efficaces. Nous proposons également une technique d'implantation de notre méthode de routage, permettant le calcul des tables de routage directement sur le réseau de processeurs. Cette technique permet ainsi l'obtention d'un système autoconstructif.

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Baird, Ian Jacob. "A light-weight middleware framework for fault-tolerant and secure distributed applications." Diss., Rolla, Mo. : University of Missouri-Rolla, 2007. http://scholarsmine.mst.edu/thesis/pdf/baird_pdf_09007dcc804e84aa.pdf.

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Abstract:

Thesis (M.S.)--University of Missouri--Rolla, 2007.
Vita. The entire thesis text is included in file. Title from title screen of thesis/dissertation PDF file (viewed April 22, 2008) Includes bibliographical references (p. 70-71).

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Hernandez, Jesus Israel. "Reactive scheduling of DAG applications on heterogeneous and dynamic distributed computing systems." Thesis, University of Edinburgh, 2008. http://hdl.handle.net/1842/2336.

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Abstract:

Emerging technologies enable a set of distributed resources across a network to be linked together and used in a coordinated fashion to solve a particular parallel application at the same time. Such applications are often abstracted as directed acyclic graphs (DAGs), in which vertices represent application tasks and edges represent data dependencies between tasks. Effective scheduling mechanisms for DAG applications are essential to exploit the tremendous potential of computational resources. The core issues are that the availability and performance of resources, which are already by their nature heterogeneous, can be expected to vary dynamically, even during the course of an execution. In this thesis, we first consider the problem of scheduling DAG task graphs onto heterogeneous resources with changeable capabilities. We propose a list-scheduling heuristic approach, the Global Task Positioning (GTP) scheduling method, which addresses the problem by allowing rescheduling and migration of tasks in response to significant variations in resource characteristics. We observed from experiments with GTP that in an execution with relatively frequent migration, it may be that, over time, the results of some task have been copied to several other sites, and so a subsequent migrated task may have several possible sources for each of its inputs. Some of these copies may now be more quickly accessible than the original, due to dynamic variations in communication capabilities. To exploit this observation, we extended our model with a Copying Management(CM) function, resulting in a new version, the Global Task Positioning with copying facilities (GTP/c) system. The idea is to reuse such copies, in subsequent migration of placed tasks, in order to reduce the impact of migration cost on makespan. Finally, we believe that fault tolerance is an important issue in heterogeneous and dynamic computational environments as the availability of resources cannot be guaranteed. To address the problem of processor failure, we propose a rewinding mechanism which rewinds the progress of the application to a previous state, thereby preserving the execution in spite of the failed processor(s). We evaluate our mechanisms through simulation, since this allow us to generate repeatable patterns of resource performance variation. We use a standard benchmark set of DAGs, comparing performance against that of competing algorithms from the scheduling literature.

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Benosman, Ridha Mohammed. "Conception et évaluation de performance d'un Bus applicatif, massivement parallèle et orienté service." Thesis, Paris, CNAM, 2013. http://www.theses.fr/2013CNAM0889/document.

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Abstract:

Enterprise Service Bus (ESB) est actuellement l'approche la plus prometteuse pour l'implémentation d'une architecture orientée services (SOA : Service-Oriented Architecture) par l'intégration des différentes applications isolées dans une plateforme centralisée. De nombreuses solutions d'intégration à base d'ESB on été proposées, elles sont soit open-source comme : Mule, Petals, ou encore Fuse, soit propriétaires tels que : Sonic ESB, IBM WebSphere Message Broker, ou Oracle ESB. Cependant, il n'en existe aucune en mesure de traiter, à la fois des aspects : d'intégration et de traitement massivement parallèle, du moins à notre connaissance. L'intégration du parallélisme dans le traitement est un moyen de tirer profit des technologies multicœurs/multiprocesseurs qui améliorent considérablement les performances des ESBs.Toutefois, cette intégration est une démarche complexe et soulève des problèmes à plusieurs niveaux : communication, synchronisation, partage de données, etc.Dans cette thèse, nous présentons l'étude d'une nouvelle architecture massivement parallèle de type ESB
Enterprise service bus (ESB) is currently the most promising approach for business application integration in distributed and heterogeneous environments. It allows to deploy a service-oriented architecture (SOA) by the integration of all the isolated applications on a decentralized platform.Several commercial or open source ESB-based solutions have been proposed. However, to the best of our knowledge, none of these solutions has integrated the parallel processing. The integration of parallelism in the treatment allows to take advantage of the multicore/multiprocessor technologies and thus can improve greatly the ESB performance. However, this integration is difficult to achieve, and poses problems at multiple levels (communication, synchronization, etc). In this study, we present a new massively parallel ESB architecture that meets this challenge

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Ghafoor, Sheikh Khaled. "Modeling of an adaptive parallel system with malleable applications in a distributed computing environment." Diss., Mississippi State : Mississippi State University, 2007. http://sun.library.msstate.edu/ETD-db/theses/available/etd-11092007-145420.

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Rahman, Anis. "La perception des visages en vidéos: Contributions à un modèle saillance visuelle et son application sur les GPU." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00923796.

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Abstract:

Les études menées dans cette thèse portent sur le rôle des visages dans l'attention visuelle. Nous avons cherché à mieux comprendre l'influence des visages dans les vidéos sur les mouvements oculaires, afin de proposer un modèle de saillance visuelle pour la prédiction de la direction du regard. Pour cela, nous avons analysé l'effet des visages sur les fixations oculaires d'observateurs regardant librement (sans consigne ni tâche particulière) des vidéos. Nous avons étudié l'impact du nombre de visages, de leur emplacement et de leur taille. Il est apparu clairement que les visages dans une scène dynamique (à l'instar de ce qui se passe sur les images fixes) modifie fortement les mouvements oculaires. En nous appuyant sur ces résultats, nous avons proposé un modèle de saillance visuelle, qui combine des caractéristiques classiques de bas-niveau (orientations et fréquences spatiales, amplitude du mouvement des objets) avec cette caractéristique importante de plus haut-niveau que constitue les visages. Enfin, afin de permettre des traitements plus proches du temps réel, nous avons développé une implémentation parallèle de ce modèle de saillance visuelle sur une plateforme multi-GPU. Le gain en vitesse est d'environ 130x par rapport à une implémentation sur un processeur multithread.

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Mazouz, Abdelhafid. "Une étude empirique des performances des applications OpenMP sur les plateformes multi-coeurs." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00918239.

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Abstract:

Les architectures des machines multi-coeurs actuelles deviennent de plus en plus complexes à cause du modèle de conception hiérarchique adopté. Par conséquent, assurer une meilleure stabilité, reproductibilité et prédictibilité des performances sur ces machines nécessite une compréhension approfondie des interactions qui existent entre les applications multi-threads et le matériel sous-jacent. Dans cette thèse, nous étudions deux aspects importants pour les performances des applications multi-threads. Nous montrons que la stabilité des performances est un critère important à considérer dans le processus d'évaluation des performances, et que le placement des threads est une technique efficace en termes de stabilité et d'amélioration des performances des programmes. Nous commençons par étudier la variabilité des temps d'exécution des programmes, nous définissons un protocole rigoureux d'évaluation des performances, puis nous analysons les raisons de cette variabilité et ses implications pour la mesure des performances. Ensuite, nous étudions la relation entre le partage des données entre threads et les stratégies de placement des threads sur machines hiérarchiques. Nous considérons plusieurs stratégies où le même placement est appliqué pour toute la durée d'exécution du programme. Alors que certaines reposent sur les caractéristiques des applications, d'autres non. Nous présentons aussi d'autres stratégies de placement des threads autorisant la migration des threads afin d'exploiter le partage des données au cours des différentes phases d'un programme.

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Dissertations / Theses on the topic 'Application Distribuée Parallèle'

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