Introduction au ‘calcul parallèle’ ou ‘Parallélisme’
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Introduction au ‘calcul parallèle’ ou ‘Parallélisme’
Computer Science · course
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Le parallélisme en informatique désigne l'utilisation d'un ensemble d'éléments de calcul capables de communiquer et de coopérer pour accélérer la résolution d'un seul problème. Ce concept est fondamental dans le domaine du calcul à hautes performances, où la demande croissante d'applications nécessite des solutions efficaces. Cet article explore les définitions, les raisons d'utiliser le parallélisme, son importance, et des exemples concrets d'applications.
Le parallélisme est le fait d’utiliser un ensemble d’éléments de calcul capables de communiquer et de coopérer dans le but d’accélérer la résolution d’un seul problème. Cela soulève plusieurs questions importantes :
Les éléments de calcul doivent être capables de communiquer entre eux. Cela soulève des questions telles que :
La coopération entre les éléments de calcul est essentielle. Les questions à considérer incluent :
Le but du parallélisme est d'accélérer la résolution d'un seul problème. Les questions pertinentes sont :
La puissance de calcul des premiers ordinateurs séquentiels a considérablement augmenté, mais elle ne suffit pas à satisfaire la demande croissante d'applications dans divers domaines, tels que :
Le parallélisme est une réponse à cette problématique. Il est apparu dans les processeurs en faisant exécuter plusieurs opérations en même temps, puis dans les ordinateurs par duplication des éléments de calcul. Le parallélisme permet :
La puissance des ordinateurs séquentiels augmente régulièrement (elle double tous les 18 mois selon la Loi de Moore). On pourrait croire que cette puissance sera toujours suffisante et que les machines parallèles sont inutiles. Cependant, cela est faux pour plusieurs raisons :
Un certain nombre d’applications sont classées « grand challenge » et nécessitent des puissances de traitement supérieures à celles qu’un ordinateur séquentiel peut fournir. Ces applications, appelées « applications 3T », nécessitent pour leur exécution :
Ces applications ne peuvent être réalisées qu’en ayant recours au parallélisme massif. Actuellement, on parle même de Pétaflops et Pétaoctets.
Voici quelques ordres de grandeur :
Les applications « Grand Challenge » posent des problèmes fondamentaux ayant un grand impact sur l’industrie, la science ou la société. La solution passe par l’utilisation du calcul à hautes performances, nécessitant d'importants besoins en puissance de calcul et en mémoire.
Voici quelques exemples d’applications nécessitant le parallélisme :
Le parallélisme en informatique est l'utilisation simultanée de plusieurs éléments de calcul pour résoudre un problème plus rapidement. Cela implique la communication et la coopération entre ces éléments.
Le parallélisme est nécessaire en raison de la demande croissante en puissance de calcul, qui ne peut être satisfaite par des ordinateurs séquentiels. Des applications complexes nécessitent des ressources que seul le parallélisme peut fournir.
Des exemples d'applications utilisant le parallélisme incluent la modélisation aéronautique, la prévision météorologique, et la robotique. Ces domaines nécessitent des calculs intensifs et des ressources importantes.
Le parallélisme fonctionne en divisant un problème en sous-problèmes qui peuvent être résolus simultanément par plusieurs éléments de calcul. Cela nécessite une bonne communication et synchronisation entre ces éléments.
Les avantages du parallélisme incluent une amélioration significative des performances de calcul, la capacité de résoudre des problèmes plus grands et complexes, et un meilleur rapport coût/performance dans la conception de systèmes informatiques.