THESE de DOCTORAT Lyu ABE Imagerie à Haute Dynamique ...

228 Annexe B : Programmation en parallèleB.3 Instructions et cycles processeurLa programmation en parallèle peut se résumer à un jeu dans lequel il faut sans cesseanticiper le résultat de toutes les opérations en cours et ne jamais laisser de temps mort. L’instructionla plus redoutée du programmeur est sans aucun doute le NOP (abréviation pour NoOPeration), car il signifie que l’on est obligé d’attendre un cycle de processeur (ici 5 nanosecondes)sans rien faire. Je n’envisage même pas le cas où l’on devrait écrire NOP n, où nserait le nombre de cycles à ne rien faire. Autrement dit, on doit toujours chercher à occuper leprocesseur s’il est en mesure de faire quelque chose d’utile. La plupart des opérations logiqueset de calcul entre les registres s’exécutent en un cycle d’horloge, mais certaines d’entre elles,et non des moindres requièrent plusieurs cycles. C’est le cas par exemple des instructions quichargent une adresse mémoire dans un registre (2 cycles) ou des sauts (4 cycles), c’est-à-diredes branchements d’un endroit du code vers un autre. Ces instructions ont un cycle d’exécutionplus long car elles demandent en général le calcul d’une adresse d’une zone mémoire.Cependant, s’il faut compter 2 cycles d’horloge pour accéder à une zone mémoire, l’accès subséquentaux mémoires consécutives ne demandent aucun cycle supplémentaire et on parlealors de mode de transfert burst ("en rafale").Malgré une apparente complexité, il faut bien prendre conscience que tout ceci confère unetrès grande souplesse pour la programmation. Bien que je ne sois pas spécialiste de DSP, plusieurspersonnes m’ont affirmé, et je peux le comprendre, que la facilité de programmation detels processeurs est sans commune mesure avec des versions antérieures, dont l’architectureet les restrictions rendent la tâche du programmeur bien plus complexe.B.4 Comparaison du code optimisé/non optimiséJe présente ici le même code, mais dans deux versions différentes où l’une a été optimisée(la seconde). Dans ce second code, les instructions qui sont exécutées dans un seul cycled’horloge (5 ns) figurent avec le symbol "||" qui signifie bien sûr, "parallèle". Ainsi on voit quecertaines lignes de code peuvent être regroupées de manière assez efficace, en aboutissantà un gain d’un facteur 2. Le gain théorique de 8 n’est pas atteint ici en raison d’une partde la relative simplicité de la tâche à accomplir, et d’autre part que les opérations les plusutilisées (opération logiques par exemple) ne peuvent s’exécuter plus de 2 à la fois. On trouvedonc des astuces, en utilisant des unités qui peuvent aboutir au même résultat. La proportiond’opérations "élémentaires" n’est pas suffisamment élevée par rapport aux opération coûteusesen temps (e.g. branchement, lecture de la mémoire) pour atteindre donc ce facteur de 8. Onpeut tout de même mentionner que l’optimisation de ce code s’est faite "à la main", sans l’aided’outils spécifiques qui ne se sont pas révélés très performants dans ce cas (que ce soit enlangage C ou en langage assembleur).