Contributions à la performance du calcul scientifique et embarqué

Habilitation à diriger les recherches (HDR)Ce document résume mes résultats de recherche après vingt années d'activité, y compris les travaux en collaboration avec trois étudiants ayant soutenu leur thèse de doctorat~: Julien Zory, Youcef Bouchebaba et Mehdi Amini. Il fournit une vue générale des résultats organisés selon les principales motivations qui ont soutenu leur développement, à savoir la performance, l'élégance, les expériences et la diffusion des connaissances. Ces travaux couvrent l'analyse statique pour la compilation ou la détection de problèmes dans les programmes, la génération de communications avec des méthodes polyédriques, la génération de code pour des accélérateurs matériels, mais aussi des primitives cryptographiques et un algorithme distribué. Ce document ne donne cependant pas une présentation détaillée des résultats, pour laquelle nous orientons le lecteur vers les articles de journaux, de conférences ou de séminaires correspondants. Les quatre thèmes abordés sont~: la performance -- l'essentiel des travaux vise à optimiser les performances de codes sur diverses architectures, du super calculateur à mémoire distribuée, à la carte graphique (GPGPU), jusqu'au système embarqué spécialisé~; l'élégance -- est un objectif des phases de conception, de même que trouver si possible des solutions optimales, tout en devant rester pratiques~; les expériences -- la plupart des algorithmes présentés sont implémentés, en général dans des logiciels libres, par exemple intégrés à des gros projets comme le logiciel PIPS ou diffusés de manière indépendante, de manière à conduire des expériences qui montrent l'intérêt pratique des méthodes~; les connaissances -- une large part de de mon activité est dédiée à la transmission des connaissances, pour des étudiants, des professionnels ou même le grand public. Le document se conclut par un projet de recherche présenté sous la forme d'une discussion et d'un ensemble de sujets de stage ou de thèse

Compiling Dynamic Mappings with Array Copies

Array remappings are useful to many applications on distributed memory parallel machines. They are available in High Performance Fortran, a Fortran-based data-parallel language. This paper describes techniques to handle dynamic mappings through simple array copies: array remappings are translated into copies between statically mapped distinct versions of the array. It discusses the language restrictions required to do so. The remapping graph which captures all remapping and liveness information is presented, as well as additional data-flow optimizations that can be performed on this graph, so as to avoid useless remappings at run time. Such useless remappings appear for arrays that are not used after a remapping. Live array copies are also kept to avoid other flow-dependent useless remappings. Finally the code generation and runtime required by our scheme are discussed. These techniques are implemented in our prototype HPF compiler. 1 Introduction Array remappings, i.e. the ability t..

Compiling Dynamic Mappings with Array Copies Report EMP CRI A-292

Array remappings are useful to many applications on distributed memory parallel machines. They are integrated into High Performance Fortran, a Fortran 90-based data-parallel language. This paper describes techniques for handling dynamic mappings through simple array copies: array remappings are translated into copies between statically mapped distinct versions of the array. It discusses the language restrictions required to do so. The remapping graph which captures all remapping and liveness information is presented, as well as additional data-flow optimizations that can be performed on this graph, so as to avoid useless remappings at runtime. Such useless remappings appear for arrays that are not used after a remapping. Live array copies are also kept to avoid other flow-dependent useless remappings. Finally the code generation and runtime management issues needed by our scheme are discussed. These techniques are implemented in our prototype HPF compiler. 1 Introduction Array remappi..