Algorithmes de la morphologie mathématique pour - Pastel - HAL

Algorithmes de la morphologie mathématique pour les architectures orientées fluxJaromír BRAMBORbloquéactifTempsProcessus no. 1Processus no. 2Processus no. 3(a) Multiprocessing sur un processeurTempsProcessus no. 1Processus no. 2Processus no. 3(b) Multiprocessing sur plusieurs processeurs, les processus sont exécutés concurremmetFIG. 3.14 : Exécution de plusieurs processus sur les architectures différentes (selon Stallings Sta06 )Si les fils peuvent être exécutés en même temps, nous parlons du multithreading simultané (SMT).Sur les architectures où l’aspect parallèle d’exécution est présent et qui peuvent lancer plusieurs instructionsde plusieurs fils d’exécution, nous parlons du Chip-level MultiThreading (CMT). Si plusieursprocesseurs sont intégrés dans une seule puce, nous parlons de multiprocessing au niveau de la puce(CMP) ou de plusieurs cœurs (angl. multicore).La sauvegarde de l’état d’un fil d’exécution suivie par la restauration de l’état d’un autre fil qui poursuivral’occupation des ressources communes lors de l’exécution concourante est nommée le changementdu contexte. Il peut être moins coûteux, mesuré par la durée de ce changement, sur les architectures quipartagent certaines ressources matérielles comme la mémoire cache, par exemple. C’est souvent le caspour le multithreading simultané dans les applications multimédia.3.4.3.3 Architectures à fils d’exécutionLes architectures matérielles se sont adaptées à cette façon de travailler et ont procédé aux améliorationsen éliminant progressivement les goulots d’étranglement qui freinaient les applications logiciellesde ce type.Dans un premier temps, l’effort s’est concentré sur les unités de préparation d’exécution des instructions.Ces unités travaillent en pipeline qui peut être relativement long 1 . Durant le travail avec lesthreads, le changement du contexte provoque le vidage de ce pipeline et un nouveau remplissage parl’état restauré appartenant au nouveau thread. Ce qui cause, en effet, la perte du temps. Cette perte est directementproportionnée, à travers les cycles d’horloges nécessaires pour remplir le pipeline à nouveau,à la longueur de ce pipeline et à la fréquence de changements des contextes. Ce qui défavorise fortementles applications travaillant fréquemment avec les threads. Pour diminuer cette perte, la solution setrouve dans la multiplication du nombre de ces pipelines. Les processeurs qui ont adopté cette solutionimplémentent, en effet, le multithreading simultané. La technologie de ce type développée par Intel estnommée Hyper-Threading Technology MBH+ 02 .La fig. 3.15 présente le schéma de la structure d’une telle architecture. Remarquons que ces technologies,que nous classons sous CMT, ne sont pas destinées uniquement aux processus légers maisexploitent aussi bien le parallélisme des processus distincts lors d’un travail multitâche.Les solutions récentes utilisent cette idée et ont aussi étendu la multiplication matérielle aussi auxunités centrales entières. C’est ainsi que nous avons aujourd’hui à notre disposition les architectures à1Tejas, le prototype du successeur du Intel Pentium 4, dont le développement a été abandonné, possédait un pipeline de 31phases FH05 48