PHYSIQUEPhysique et informatique

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Calcul parallèle

Quand on accroît la taille d'un problème, par exemple en augmentant le nombre de particules dans un gaz ou un réseau ou en diminuant la maille des points dans un fluide, la capacité requise de l'ordinateur croît au moins comme une puissance de cette taille. C'est ainsi qu'un doublement de puissance d'un ordinateur n'a souvent qu'un impact limité sur un problème physique. De plus, la complexité d'un calcul peut croître plus vite que le nombre de degrés de liberté du système, car le temps nécessaire à la simulation pour engendrer des structures ou des corrélations intéressantes croît également avec la taille du système. Enfin, quand on suit l'évolution d'un modèle sur des temps de plus en plus longs, les erreurs d'arrondis s'accumulent dans le calcul, et les résultats deviennent extrêmement sensibles aux changements de conditions initiales. On doit donc pallier cette difficulté en augmentant la précision du calcul.

Nous sommes probablement à moins d'un facteur 10 de la limite fondamentale de la taille des transistors sur une puce électronique, soit un facteur 100 en vitesse. Des gains significatifs de puissance à bas coût ne pourront venir que du parallélisme. Idéalement, un programme devrait tourner N fois plus vite sur N processeurs que sur un seul. En pratique, l'efficacité est nettement moindre en raison de la difficulté de répartir le programme parmi les N processeurs. Le nombre d'opérations qui sont indépendantes et peuvent donc être exécutées concurremment est très variable. De plus, le temps nécessaire au passage de données entre processeurs est au moins aussi grand (en général beaucoup plus) que le temps d'exécution d'une opération arithmétique élémentaire. Tous ces facteurs limitent l'utilité du parallélisme pour de nombreux programmes.

Les programmes qui s'adaptent le mieux sont ceux qui simulent des phénomènes dont la géométrie peut être qualifiée de parallèle. Leurs degrés de liberté peuvent être modélisés sur un réseau. Chaque point du réseau interagit localement, c'est-à-dire seulement avec ses plus proches voisins. Il est donc naturel d [...]


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Pour citer l’article

Claude ROIESNEL, « PHYSIQUE - Physique et informatique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-physique-et-informatique/