Présentation

L'objectif de ce cours est de faire un tour d'ensemble des techniques matérielles et logicielles mises en oeuvre au sein des processeurs hautes performances et des machines parallèles, afin d'en tirer parti au maximum lors de l'écriture de programmes faisant un usage intensif du processeur et de la mémoire.

Contenu

1. Introduction

   • Concepts de base du parallélisme
   • Nécessité du parallélisme
   • Domaines actuels de recherche en parallélisme

2. Modèles de calculateurs parallèles

   • Classification de Flynn
   • Classification de Raina

3. Architecture des processeurs

   • Horloge
   • Câblage
     • Mise en oeuvre du parallélisme au niveau des bits
     • Câblage d'un additionneur entier
     • Câblage d'un multiplicateur entier
   • Jeux d'instructions
     • Jeux d'instructions CISC, RISC, et CRISC
     • Influence sur la compilation et les performances
   • Pipe-lines
     • Principe
     • Pipe-lines linéaires
     • Pipe-lines non linéaires
     • Dépendances et bulles
     • Optimisation des branchements conditionnels  : déroulage de boucles, branchement retardé, prédiction de branchement
   • Parallélisme d'instructions
     • Superscalarité
     • Processeurs VLIW et LIW
   • Programmation efficace des processeurs superscalaires hautes performances
   • Processeurs vectoriels
   • Processeurs faiblement vectoriels
   • Hyperthreading et processeurs multi-coeurs
   • Évaluation des performances des processeurs

4. Architectures des mémoires

   • Hiérarchie mémoire et principes de localité
   • Registres
   • Mémoire cache
     • Mécanismes d'accès
     • Structure : correspondance directe, associativité
     • Cohérence sur les systèmes multi-processeurs : protocole MESI
   • Mémoire centrale : structure, programmation efficace
   • Disques
     • Fiabilité et performance
     • Systèmes RAID
     • Systèmes de fichiers parallèles

5. Systèmes d'exploitation pour le parallélisme

   • Typologie et structure
   • Fonctionnalité
     • Ordonnancement
     • Mémoire
     • Synchronisation

Pré-requis

• Connaissances de base en logique booléenne et en arithmétique binaire

• Connaissances de base en architecture des ordinateurs

• Connaissances de base d'un langage de programmation impérative (type « C »)

Ressources disponibles

• Supports de cours

• Documents et références relatifs au cours

• Annales des examens des années précédentes, avec leurs corrigés

Cours connexes

• Structure des ordinateurs

• Algorithmique parallèle pour l'imagerie numérique

• Systèmes d'exploitation