25. Programmation parallèle

Programmation parallèle

La programmation parallèle est un type de calcul dans lequel de nombreux calculs sont effectués simultanément. Fonctionnant sur le principe selon lequel les grands problèmes peuvent être décomposés en parties plus petites, qui sont ensuite résolues simultanément, il est particulièrement utile dans les tâches nécessitant de nombreux calculs, telles que les simulations informatiques, les graphiques 3D, le traitement d'images et de signaux, l'intelligence artificielle et bien d'autres encore. plus. .

Concept

La programmation parallèle est basée sur le principe de la division d'un problème en sous-problèmes plus petits pouvant être résolus simultanément. Chaque sous-problème est ensuite affecté à un processeur distinct, qui exécute sa partie du programme en même temps que les autres processeurs. Cela permet au programme de s'exécuter beaucoup plus rapidement qu'il ne serait possible avec un seul processeur.

Types de programmation parallèle

Il existe plusieurs manières de mettre en œuvre la programmation parallèle, chacune présentant ses propres avantages et inconvénients. Voici quelques-uns des types les plus courants :

Parallélisme des données

Dans le parallélisme des données, un ensemble de données est divisé entre plusieurs processeurs, chacun effectuant la même tâche sur son élément de données. Ceci est utile pour des tâches telles que le traitement d'image, où chaque pixel peut être traité indépendamment des autres.

Parallélisme des tâches

Dans le parallélisme des tâches, différentes tâches sont affectées à différents processeurs. Par exemple, dans une simulation de vol, un processeur peut être responsable du calcul de la physique du vol, tandis qu'un autre processeur peut être responsable du rendu des graphiques.

Parallélisme des instructions

Dans le parallélisme d'instructions, un seul programme est divisé en plusieurs threads d'exécution, chacun pouvant s'exécuter sur un processeur distinct. Ceci est utile pour les programmes comportant de nombreuses tâches indépendantes pouvant s'exécuter en parallèle.

Avantages de la programmation parallèle

La programmation parallèle présente de nombreux avantages. Premièrement, cela peut augmenter considérablement la vitesse d’exécution d’un programme. Ceci est particulièrement utile pour les tâches gourmandes en calcul telles que les simulations informatiques, le traitement des images et des signaux et l'intelligence artificielle.

Deuxièmement, la programmation parallèle permet aux programmes de tirer pleinement parti des ressources matérielles disponibles. Par exemple, de nombreux ordinateurs modernes disposent de plusieurs cœurs de processeur, et la programmation parallèle permet à un programme d'utiliser tous ces cœurs en même temps.

Enfin, la programmation parallèle peut rendre les programmes plus économes en énergie. Étant donné que les programmes parallèles peuvent s'exécuter plus rapidement que les programmes séquentiels, ils peuvent passer moins de temps à s'exécuter et donc consommer moins d'énergie.

Les défis de la programmation parallèle

Malgré ses nombreux avantages, la programmation parallèle présente également certains défis. Premièrement, la programmation parallèle peut être plus complexe que la programmation séquentielle. Les programmeurs doivent prendre en compte des problèmes tels que la synchronisation et la communication entre les processeurs, qui ne constituent pas des problèmes en programmation séquentielle.

Deuxièmement, tous les problèmes ne conviennent pas à la programmation parallèle. Certains problèmes sont « intrinsèquement séquentiels », ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas être décomposés en sous-problèmes pouvant être résolus simultanément.

Enfin, la programmation parallèle peut nécessiter du matériel spécialisé. Bien que de nombreux ordinateurs modernes disposent de plusieurs cœurs de processeur, tous ne sont pas capables d'exécuter efficacement des programmes parallèles.

Conclusion

La programmation parallèle est une technique puissante qui peut accélérer l'exécution d'un programme et tirer le meilleur parti des ressources matérielles disponibles. Cependant, cela présente également des défis et ne convient pas à tous les problèmes. Néanmoins, pour de nombreux problèmes, la programmation parallèle constitue un outil précieux qui peut conduire à des améliorations significatives des performances.

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