Optimisation globale du placement d'applications de traitement du signal sur architectures paralleles en utilisant la programmation logique avec contraintes

par Christophe Guettier

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de FRANCOIS FRIGOIN.

Soutenue en 1997

à l'EMP .

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  • Résumé

    Le traitement du signal digital numerique exige dorenavant des machines paralleles specialisees 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 materielles (taille memoire, puissance de calcul, reseau de communications), tout en satisfaisant les contraintes temps-reels et de cout. Les performances sont donc difficiles a obtenir, de par la finesse et le nombre des optimisations a realiser comme par la quantite et la diversite des contraintes a satisfaire. Bien connus des chercheurs, ces problemes de placement ont fait l'objet de nombreuses techniques specifiques : partitionnement, alignement ou ordonnancement. Selon les approches, la resolution automatique tient compte de maniere independante, soit de l'allocation des donnees, soit des communications, soit des parametres temps-reels. Cependant, la resolution s'avere dans la plupart des cas np-difficile et les techniques n'adressent qu'une partie du probleme general. Aborder globalement le probleme du placement automatique revient a considerer simultanement les differents formalismes sous-jacents aux techniques mentionnees ci-dessus. Le probleme general est decompose en differents modeles (partitionnement, ordonnancement, alignement, communications, architecture, allocation memoire), chacun d'eux disposant d'une combinatoire propre. La programmation logique par contraintes (plc) s'impose alors de par la nature des formalismes consideres, par sa capacite a resoudre des problemes combinatoires, enfin par son aptitude a supporter des modeles concurrents. Nous montrons sous quelles conditions chaque modele peut etre raffine et exprime en plc a partir des formalismes issus de l'etat de l'art en calcul de haute performance. De plus, il est necessaire de garantir la cooperation et la concurrence entre les modeles pour obtenir une solution globale coherente. Pour cela, les contraintes non-lineaires formalisant les relations entre les differents modeles sont mises en evidences. Des strategies globales, combinees a differentes heuristiques, coordonnent et supervisent la recherche de solutions sur l'ensemble des modeles. Un prototype de placement a ete realise qui exploite la modelisation multiple. Outre le calcul automatique de solutions, il permet l'optimisation de parametres-clefs comme la latence, le cout de l'architecture ou bien l'efficacite du placement tout en considerant les contraintes de ressources (memoires, processus, bande passante). Le prototype se revele optimal sur des cas d'ecoles et efficace sur des applications reelles. Ces dernieres optimisations fournissent des solutions equivalentes a celles obtenues manuellement par les experts en traitement du signal.


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  • Détails : 332 P.
  • Annexes : 134 REF.

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