POSL un Langage orienté parallèle pour construire des solveurs de contraintes

POSL a parallel-oriented solver language

• Auteur / Autrice : Alejandro Reyes Amaro
• Direction : Éric Monfroy, Florian Richoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 23/01/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Christophe Lecoutre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Lallouet, Frédéric Lardeux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Salvador Abreu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solveurs (logiciels)

Langages de programmation

Parallélisme (informatique)

Programmation heuristique

Mots clés libres

CSP

Résumé

La technologie multi-coeur et les architectures massivement parallèles sont de plus en plus accessibles à tous, à travers des technologies comme le Xeon Phi ou les cartes GPU. Cette stratégie d’architecture a été communément adoptée par les constructeurs pour faire face à la loi de Moore. Or, ces nouvelles architectures impliquent d’autres manières de concevoir et d’implémenter les algorithmes, pour exploiter complètement leur potentiel, en particulier dans le cas des solveurs de contraintes traitant de problèmes d’optimisation combinatoire. De plus, le temps de développement nécessaire pour coder des solveurs en parallèle est souvent sous-estimée, et concevoir des algorithmes efficaces pour résoudre certains problèmes consomme trop de temps. Dans cette thèse nous présentons le langage orienté parallèle POSL, permettant de construire des solveurs de contraintes basés sur des méta-heuristiques qui résolvent des Problèmes de Satisfaction de Contraintes. Le but de ce travail est d’obtenir un système pour facilement construire des solveurs et réduire l’effort de leur développement en proposant un mécanisme de réutilisation de code entre les différents solveurs. Il fournit aussi un mécanisme pour coder des stratégies de communication indépendantes des solveurs. Dans cette thèse, nous présentons aussi une analyse détaillée des résultats obtenus en résolvant plusieurs instances des CSPs. L’idée n’est pas d’améliorer l’état de l’art en terme d’efficacité sur ces instances de CSPs, mais de démontrer qu’il est possible de rapidement écrire des prototypes avec POSL afin d’expérimenter facilement différentes stratégies de communication.

The multi-core technology and massive parallel architectures are nowadays more accessible for a broad public through hardware like the Xeon Phi or GPU cards. This architecture strategy has been commonly adopted by processor manufacturers to stick with Moore’s law. However, this new architecture implies new ways of designing and implementing algorithms to exploit their full potential. This is in particular true for constraint-based solvers dealing with combinatorial optimization problems. Furthermore, the developing time needed to code parallel solvers is often underestimated. In fact, conceiving efficient algorithms to solve certain problems takes a considerable amount of time. In this thesis we present POSL, a Parallel-Oriented Solver Language for building solvers based on meta-heuristic in order to solve Constraint Satisfaction Problems (CSP) in parallel. The main goal of this thesis is to obtain a system with which solvers can be easily built, reducing therefore their development effort by proposing a mechanism for code reusing between solvers. It also provides a mechanism to implement solver-independent communication strategies. We also present a detailed analysis of the results obtained when solving some CSPs. The goal is not to outperform the state–of–the–art solvers in terms of efficiency, but to show that it is possible to rapidly prototype with POSL in order to experiment different communication strategies.