Développement systématique et sûreté d’exécution en programmation parallèle structurée

De
Publié par

Sous la direction de Frédéric Loulergue
Thèse soutenue le 05 mars 2009: Paris Est
Exprimer le parallélisme dans la programmation de manière simple et performante est un défi auquel l'informatique fait face, en raison de l'évolution actuelle des architectures matérielles. BSML est un langage permettant une programmation parallèle de haut niveau, structurée, qui participe à cette recherche. En s'appuyant sur le coeur du langage existant, cette thèse propose d'une part des extensions qui en font un langage plus général et plus simple (traits impératifs tels que références et exceptions, syntaxe spécifique...) tout en conservant et étendant sa sûreté (sémantiques formelles, système de types...) et d'autre part une méthodologie de développement d'applications parallèles certifiées
-Parallélisme
-Programmation de haut niveau
-Programmation fonctionnelle
-Sémantique
-Sûreté des langages
-Preuves de programmes
-Typage
-BSP
Finding a good paradigm to represent parallel programming in a simple and efficient way is a challenge currently faced by computer science research, mainly due to the evolution of machine architectures towards multi-core processors. BSML is a high level, structured parallel programming language that takes part in the research in an original way. By building upon existing work, this thesis extends the language and makes it more general, simple and usable with added imperative features such as references and exceptions, a specific syntax, etc. The existing formal and safety characteristics of the language (semantics, type system...) are preserved and extended. A major application is given in the form of a methodology for the development of fully proved parallel programs
-Parallelism
-High level programming
-Functional programmins
-Semantics
-Safety of programs
-Program proofs
-Type systems
-BSP
Source: http://www.theses.fr/2009PEST0004/document
Publié le : jeudi 27 octobre 2011
Lecture(s) : 14
Nombre de pages : 164
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Universit´e Paris XII – Val de Marne PRES Paris-est
´Ecole doctorale SIMME UFR de sciences
D´eveloppement syst´ematique et suˆret´e
d’ex´ecution en programmation
parall`ele structur´ee
`THESE
pr´esent´ee et soutenue publiquement le jeudi 5 mars 2009
Pour l’obtention du titre de
Docteur de l’universit´e Paris Est
par
Louis Gesbert
Composition du jury
Rapporteurs : Emmanuel Chailloux
Jocelyn S´erot
Examinateurs : Zhenjiang Hu
Olivier Michel
Fr´ed´eric Gava
Fr´ed´eric Loulergue (directeur)
Laboratoire d’Algorithmique, Complexit´e et Logiquequi
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.
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.
.
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Exemples
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.
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.
.
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4.3.3
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
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3.2.4
.
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Conclusion
.
.
.
.
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.
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Exemple
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
.
3.4.2
.
Séman
.
tique
.
.
.
.
.
.
82
.
Problématique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
82
.
Dénitions
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
53
.
3.4.3
.
Conuence
.
.
.
.
83
.
Comm
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
84
.
.


ref
exn

ref.
.
.
4.3.4
-p
Comm
.
unications,
.
références
.
et
.
t
.
yp
ltrage
es
.

.
hes
.
.
.
.
.
.
d'algorithmes
.
.
.
.
.
102
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
112
.
.
85
.
4.3.5
.
Correction
algorithmiques
.
118
.
.
.
les
.
.
.
de
.
.
.
.
.
5.4.2
.
.
.
en
.
.
.
tiel
.
.
.
V
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
110
.
.
.
ts
.
.
.
.
.
.
.
dologie
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
86
Cas
4.4
.
Système
.
de
.
t
.
yp
additionels
es
alternativ
p
Syn
our
.
v
.
bsml
.
.
.
.
ltrage
.
.
.
.
.
:
.
.
.
.
.
.
.
106
.
.
.
.
.
.
.
.
.
e
.
.
.
.
.
.
.
V
.
.
.
.
.
.
.
108
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
87
.
4.5
distribution
Algorithme
application
d'inférence
.
.
par
.
.
.
.
.
.
.
à
.
.
.
.
.
.
.
.
.
dév
.
6.1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
119
.
imp
.
.
.
.
.
.
.
.
88
.
4.5.1
T
Génération
implan
des
syn

et
train
103
tes
alternativ
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
tation
.
par
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.5
.
herc
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Algorithme
.
.
.
.
.
.
88
.
4.5.2
.
Résolution
.
des
.

106
train
parallèle
tes
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
107
.
parallèle
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Rééquilibrage
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.5.5
.
.
.
.
90
.
5
.
Implan
.
tation
.
et
.
exp
.
ériences
.
93
Exemple
5.1
par
Implan
ts
tation
PPP
de
.
bsml
.
.

.
-p
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.6.2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6
.
our
.
emen
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.2
.
.
93
.
5.1.1
.
Mo
.
de
.
in
.

.
.
.
.
Généralités
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
118
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ec
.
traits
.
ératifs
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.4
.
raits
.
:
.
tation
94
la
5.1.2
taxe
Mo
e
de
du
parallèle
parallèle
.
5.4.1
.
taxe
.
e
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
103
.
Implan
.
du
.
parallèle
.
motifs
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
104
.
Exemple
94

5.2
he
Sp
profondeur

.
de
.
l'implan
.
tation
.
de
.
la
.
gestion
.
des
.

.
parallèles
.
.
.
.
.
.
.
.
5.5.1
.
séquen
.
.
.
.
.
.
95
.
5.2.1
.
Protection
.
des
.
op
.
érations
.
lo
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.5.2
.
ersion
.
naïv
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.5.3
95
ersion
5.2.2

Comm
.
unication
.
des
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.5.4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
96
.
5.2.3
.
Propagation
.
et
.
rattrapage
109
.
Résultats
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.6
.
:
.
d'arbre
.
.
.
on
.
et
.
à
.
.
97
.
5.3
.
Com
.
binaison
.
d'extensions
5.6.1
.
d'arbre
.
.
.
on
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
112
.
Application
.
PPP
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
99
.
5.3.1
.
.
115
bsml
Métho
.
p
.
le
.
elopp
.
t
.
parallèles
.
117
.
Généralités
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
117
.
Squelettes
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
99
.
5.3.2
.
Implan
6.2.1
tation
.
de
.
la
.
sup
.
erp
.
osition
.
parallèle
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.2.2
.
d'application
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
101
.
5.3.3
.
Com
.
binaison
.
a
v
.
exn
ref/exn
m
m.
.
.
T
.
able
.
des
.
matières
.
6.3
.
En
.
vironnemen
.
t
.
de
.
preuv
.
e
.
de
.
programmes
.
bsml
.
.
141
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Co
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
139
.
.
.
.
.
.
119
.
6.3.1
145
L'assistan
.
t
.
de
.
preuv
.
es
.
Co
.
q
.
.
.
.
133
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Dériv
.
.
.
.
.
.
.
.
.
136
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Théorèmes
.
.
.
.
.
.
.
q
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
119
.
6.3.2
.
Assistan
.
t
BSP
de
.
preuv
.
es
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.3.1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Sp
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
135
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
120
.
6.3.3
.
Langage
.
de
.
programmation
Sp
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
136
.
transformation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Théorie
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
122
Implan
6.3.4
BH
Dénition
.
de
.
bsml
.
en
.
Co
.
q
.
.
.
.
8
.
147
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
133
.
Dénition
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
124
.
6.4
.
Métho
.
dologie
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.3.2
.

.
q
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.4
.
ation
.
BH
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
127
.
7
.
Cas
.
d'application
.
:
.
le
.
squelette
.
BH
.
129
.
7.1
.
Exemple
7.4.1
:


.
de
.
tours
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.4.2
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
129
.
7.2
7.4.3
Homomorphismes
Co
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.5
.
tation
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
131
142
7.3
Conclusion
BH
Bibliographie
:
vi
homomorphismedo
le

1
squelettes
In
références,
tro
programmes


1.1
de
Généralités

La
de
programmation
fonc-
m
un
ulti-pro
reste

emen
est
langage,
un
par
sujet
an

érativ
mais
souhaitables
qui
la
a
fournie
dernièremen
Dénition
t
écrire.
suscité
s'établir
un

in

térêt
l'exemple,

t
En
fort
eet,
séman
traditionnellemen
abstraite,
t
aux,
réserv
bsml
é
langage
au
fonctionnalités,

les
scien
généralemen
tique,
mo
le
langage,
parallélisme
de
s'empare
d'étendre
désormais
ypage
des
ML
ordinateurs
qui
p
et
ersonnels
fon
et
utilisable,
soulèv
émergen
e
domaine,
à
néralisation

nouv
o
La

dév
des
de
problématiques
sur
diéren
Co
tes,
un
telles
our
que
v
la
mo


d'utilisation
Souten
ou
tra
la
présen

t
Cet
plusieurs
élargissemen
faire
t
:
des
nouv
p
particulier
ersp
telles
ectiv
et
es
son
du

domaine
un
d'une

part,
sûreté
et
v
la
d'un
p
yp
ersp
ermettan
ectiv
sûreté
e
le
d'un
de

tels
hangemen
parallélisme.
t
syn

t
dans
plus

simples

év
des
de
ordinateurs

qui
p
en
les
traînera
p
inévitablemen
Un
t
est
une
la
nouv
parallélisme
elle
emen
façon
est
d'en
programmes
visager
partie
la
v
programmation,
e,
d'autre
métho
part,
e-
fon

t
,
que
preuv
la
et

1
herc
formalisme
he
p
dans


a
domaine
ec
est
tiques,
très
dèle
activ

e.
hine


paradigme
u
de

programmation
v
général
le
n'a
t


été
étend
massiv
de
emen
façons,
t
d'en

un
dans
général



de
texte.
elles
Ce
en
tra
imp
v
es,
ail
que
particip

e
les
à
qui
la
t

t
herc

he
dans
d'un
langage
tel
derne.
paradigme,
Amélioration
asso
la

du
t
a
la
ec
programmation
dénition
de
système
haut
t
niv
es
eau
p
au
t
parallélisme
la
an
d'exécution
d'obtenir
par
une
t

statique

langages
qui
tionnels
rende
que
le
au
parallélisme


d'extensions
tout
taxiques
en
renden
évitan
les
t
parallèles
qu'il
lisibles,
soit
plus

à
de
Ces
b
olutions
ogues
t
diciles
bsml
à
langage
iden
et
tier.
qui
Il
eut

parmi
p
paradigmes
our
ts
la
our
première
parallélisme.
partie,
autre
en
qui
une
une
év
de
olution
gé-
du
du
langage
mais
bsml
relativ
,
t
don
eau,
t
la
les
de
premières
parallèles.
idées
deuxième
on
de
t
tra
été
ail
établies
elopp
dans
par
[Lou98
une

dologie
De
dév
nom
lopp
breux
t
tra
basée
v
bsml
aux
l'assistan
se
de
son
e
t
q

les
hés
algorithmiques.
à
Chapitre
établirp

même,
Chapitre

1.
orir
In
passan
tro


endan
1.1.1
p
P
des
arallélisme
t,
et
t

messages
scien
en
tique

Le
et
parallélisme

est
parallélisme,
un

mo
hine
y

en
même
naturel
obtien
p
v
our

m
dicile
ultiplier
à
la
des
puissance
un
de
séquen


par
automatique
rapp
parallèles
ort
séquen
à
égalemen
la
de
vitesse

nominale
t
des
aisémen
pro
hanges

une
Les

pro
tir.

l'éc
traditionnels,
Il
séquen
ennan
tiels,
y
év

oluan
t
t
ts
à
et
une
la
vitesse
en


il
MPI
a
p
donc
Op
p
annotations
endan
la
t
des
longtemps
se
été
traitemen
utilisé
itérativ
p
domaine
our
proban
an
souv

de
er
ts
sur
tation
leur

év
du
olution
sûreté
dans
à
les

applications
distribuée
requéran
des
t

une
optimisé)
grande
bien
quan
par
tité
ossible
de
partir

des


les
p
sim
gestion
ulations
passe
et
des
le
risques

t
scien-
résultats
tique.

A
qu'en
v
le
ec

l'a
t,
v
est
ènemen
les
t
les
des
ée

t
son
déb
t
raison
égalemen
des
t
p
apparues
ab
les
problème
grapp
p
es
même
(b
parallélisme
eo
implicites
wulf
t

déroulemen
,
p
[SSB
semi-automatique
2


qui
qui,
de
mettan
v
t
parallèles.
en


èle
un
dehors
la
de
puissance
b
d'un
la
grand
t
nom
a
bre
de
d'ordinateurs
Les
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on
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partagée
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p
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he
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t
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aujourd'h
instan
ui
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t
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F

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ou
qui
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Deux
t
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un
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du
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qui
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t
de
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son
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de
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:
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p
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un
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t
Cep
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t,
les
ne
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en
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bien
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de


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és
un
à
qui

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t
Les
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t
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t


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notions


p
de
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qu'il
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et
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que,
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à
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p
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our
à
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mo
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:
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t
t
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de
que
la
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gestion
se
du
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il
:
p
il
de
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en
mémoire
quelque
à
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de
de
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en

t
individuellemen

t
quand

Dans

dernier
des

pro
endan


ainsi
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que
eut
leurs
ressen
éc
Notons
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la
de
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partagée,
et
sans
leurs
ulation,
sync
moins
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à
appro
helle


he
limitations
que
bande
nous
te
app
des
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ts.
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t
p
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en
p
osan
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la
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distribuée
est
la
prêt
partagée.
à

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