Thèse soutenue

Optimisation globale du placement d'applications de traitement du signal sur architectures parallèles en utilisant la programmation logique avec contraintes
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Auteur / Autrice : Christophe Guettier
Direction : François Irigoin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique Temps Réel, Robotique et Automatique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : ENSMP

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le traitement du signal digital numérique exige dorénavant des machines parallèles spécialisées de hautes performances. Leur exploitation exige de la part des experts non seulement une parfaite connaissance de l'architecture mais aussi l'emploi au mieux du potentiel des ressources matérielles (taille mémoire, puissance de calcul, réseau de communications), tout en satisfaisant les contraintes temps-réels et de coût. Les performances sont donc difficiles à obtenir, de par la finesse et le nombre des optimisations à réaliser comme par la quantité et la diversité des contraintes à satisfaire. Bien connus des chercheurs, ces problèmes de placement ont fait l'objet de nombreuses techniques spécifiques : partitionnement, alignement ou ordonnancement. Selon les approches, la résolution automatique tient compte de manière indépendante, soit de l'allocation des données, soit des communications, soit des paramètres temps-réels. Cependant, la résolution s'avère dans la plupart des cas np-difficile et les techniques n'adressent qu'une partie du problème général. Aborder globalement le problème du placement automatique revient à considérer simultanément les différents formalismes sous-jacents aux techniques mentionnées ci-dessus. Le problème général est décomposé en différents modèles (partitionnement, ordonnancement, alignement, communications, architecture, allocation mémoire), chacun d'eux disposant d'une combinatoire propre. La programmation logique par contraintes (PLC) s'impose alors de par la nature des formalismes considérés, par sa capacité à résoudre des problèmes combinatoires, enfin par son aptitude à supporter des modèles concurrents. Nous montrons sous quelles conditions chaque modèle peut-être raffiné et exprimé en PLC à partir des formalismes issus de l'état de l'art en calcul de haute performance. De plus, il est nécessaire de garantir la coopération et la concurrence entre les modèles pour obtenir une solution globale cohérente. Pour cela, les contraintes non-linéaires formalisant les relations entre les différents modèles sont mises en évidences. Des stratégies globales, combinées à différentes heuristiques, coordonnent et supervisent la recherche de solutions sur l'ensemble des modèles. Un prototype de placement a été réalisé qui exploite la modélisation multiple. Outre le calcul automatique de solutions, il permet l'optimisation de paramètres-clefs comme la latence, le coût de l'architecture ou bien l’efficacité du placement tout en considérant les contraintes de ressources (mémoires, processus, bande passante). Le prototype se révèle optimal sur des cas d’écoles et efficace sur des applications réelles. Ces dernières optimisations fournissent des solutions équivalentes à celles obtenues manuellement par les experts en traitement du signal.