ORDINATEURS
Les machines parallèles et les machines massivement parallèles
Pour améliorer les performances des ordinateurs, les machines parallèles ont, dès le début de l'informatique, été conçues essentiellement pour les applications scientifiques. On appelle machines massivement parallèles les machines qui possèdent un très grand nombre de processeurs, ce nombre allant d'au moins cent processeurs à quelques dizaines de milliers. Les architectures parallèles utilisent intensément les techniques d'optimisation décrites plus haut (cf. supra, Les améliorations de l'architecture de von Neumann).
Le fonctionnement de ces machines repose sur le principe que l'on peut décomposer un programme en un ensemble de tâches indépendantes et communiquant entre elles, qui sont exécutées simultanément sur des processeurs différents. Selon la manière dont les processeurs coopèrent au cours du traitement, on distingue les systèmes fortement couplés des systèmes faiblement couplés. Par ailleurs, deux types d'architectures parallèles existent concurremment : les multiprocesseurs et les multiordinateurs, mais, actuellement, les différences entre les deux types de systèmes tendent à s'estomper. Les multiprocesseurs se partagent une mémoire commune (la mémoire partagée), alors que les multiordinateurs sont constitués par l'interconnexion de multiples ordinateurs (souvent appelés nœuds), qui possèdent leur propre espace mémoire, leurs propres mémoires et, éventuellement, leurs propres unités d'entrées-sorties.
Remarquons que, quel que soit le type de machines parallèles employé, les performances dépendent fortement du type d'applications à traiter. En particulier, elles exigent de leurs utilisateurs une très bonne connaissance de l'architecture de la machine pour l'écriture de programmes efficaces. De plus, les problèmes à traiter doivent pouvoir être programmés selon des méthodes particulières, variables d'un système à l'autre, faute de quoi les performances de ces architectures seront tellement dégradées que l'usage des machines parallèles ne se justifie plus.
Les systèmes fortement couplés
Système fortement couplé
Encyclopædia Universalis France
Ces systèmes sont caractérisés par une communication interprocesseurs s'effectuant à travers la mémoire commune, partagée entre tous les processeurs. Le débit de la mémoire commune détermine donc les performances du système. De plus, il limite le nombre de processeurs possibles : plus le nombre de processeurs croît, et plus la probabilité de conflits d'accès mémoire (par exemple, la demande simultanée d'une opération mémoire sur le même mot mémoire) augmente également. La simultanéité d'exécution dans le système décroît alors très vite, entraînant des baisses de performances très sensibles. La figure 6 donne le schéma de principe d'un système fortement couplé.
Les systèmes faiblement couplés
Les systèmes faiblement couplés, eux, ne connaissent pas au même degré les problèmes de conflits d'accès mémoire car, dans de tels systèmes, chaque processeur dispose de périphériques propres et d'une grande mémoire locale, dans laquelle il va chercher instructions et données. Les processeurs communiquent donc plus rarement entre eux, grâce à des messages échangés au moyen d'un dispositif de transfert de messages, spécifique d'un système donné.
Système faiblement couplé
Encyclopædia Universalis France
Les systèmes faiblement couplés peuvent donc être utilisés efficacement chaque fois que les interactions entre tâches sont très faibles. Si les interactions entre tâches nécessitent de nombreux transferts de messages entre processeurs, les performances sont fortement dégradées. La figure 7 représente un système faiblement couplé.
Les multiprocesseurs
Les architectures multiprocesseurs contiennent par définition plusieurs processeurs. Ceux-ci peuvent communiquer et coopérer à différents niveaux pour exécuter[...]
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Écrit par
- Danièle DROMARD : maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, ingénieur de l'École polytechnique féminine, docteur-ingénieur
- François PÊCHEUX : professeur, Sorbonne université
Classification
Médias
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