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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

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78documents trouvés

19016
18/01/2019

Algorithmes génétiques parallèles pour résoudre des problèmes d'ordonnancement de tâches dynamiques de manière efficace en prenant en compte l'énergie. Parallel genetic algorithms for solving energy efficient dynamic shop scheduling problems

J.LUO

CDA

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 18 Janvier 2019, 137p., Président: C.ARTIGUES, Rapporteurs: E.ALBA, L.JOURDAN, Examinateurs: D.DEFOUR, Directeurs de thèse: D.EL BAZ , N° 19016

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02009769

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Résumé

Du fait de nouvelles législations gouvernementales et de la prise de conscience environnementale des consommateurs ainsi que de la hausse du coût de l’énergie, l’efficacité énergétique est devenue un paramètre essentiel des processus industriels ces dernières années. La plupart des avancées en ce qui concerne les économies d’énergie dans les problèmes d’ordonnancement se sont focalisées sur l’ordonnancement statique. Mais en fait, ces problèmes sont dynamiques dans le monde réel. Dans cette thèse, deux problèmes d’ordonnancement dynamique efficace énergiquement sont étudiés. Le Modèle I analyse le retard total et la durée de production avec une limite de puissance tout en tenant compte d’un flux dynamique de nouvelles tâches. Un rééchelonnement complet périodique est adopté. Le Modèle II vise à réduire au minimum le retard total et la consommation d’énergie totale dans le traitement des tâches en tenant compte de nouvelles tâches prioritaires. Une approche basée sur la réparation de la planification des événements est utilisée pour traiter la mise à jour de l’ordonnancement. Comme un nouveau plan d’ordonnancement adéquat doit être obtenu dans un temps de réponse court dans un environnement dynamique, deux Algorithmes Génétiques parallèles (AG) sont proposés pour résoudre ces deux modèles. L’algorithme parallèle AG I est une méthode hybride basée sur CUDA consistant en un modèle AG insulaire au niveau supérieur et un modèle AG fin, au niveau inférieur. Il combine les métriques de deux couches hiérarchiques et tire pleinement parti des capacités de calcul de la plateforme CUDA. L’algorithme AG II est conçu avec une double hétérogénéité qui résulte de l’utilisation d’un AG cellulaire parallèle et d’un pseudo AG parallèle. Avec ces deux structures différentes, les ilots augmentent la diversité de la population et peuvent être simultanément parallélisés sur des GPU et un processeur multi-coeur. Enfin, des solutions numériques sont présentées et analysées ; elles montrent que nos approches peuvent non seulement résoudre les problèmes de manière flexible, mais également obtenir des solutions avantageuses et réduire les temps de calcul.

Abstract

Due to new government legislation, customers’ environmental concerns and continuously rising cost of energy, energy efficiency is becoming an essential parameter of industrial manufacturing processes in recent years. Most efforts considering energy issues in scheduling problems have focused on static scheduling. But in fact, scheduling problems are dynamic in the real world with uncertain new arrival jobs after the execution time. In this thesis, two energy efficient dynamic scheduling problems are studied. Model I analyzes the total tardiness and the makespan with a peak power limitation while considering the flexible flow shop with new arrival jobs. A periodic complete rescheduling approach is adopted to represent the optimization problem. Model II concerns an investigation into minimizing total tardiness and total energy consumption in the job shop with new urgent arrival jobs. An event driven schedule repair approach is utilized to deal with the updated schedule. As an adequate renewed scheduling plan needs to be obtained in a short response time in dynamic environment, two parallel Genetic Algorithms (GAs) are proposed to solve these two models respectively. The parallel GA I is a CUDA-based hybrid model consisting of an island GA at the upper level and a fine-grained GA at the lower level. It combines metrics of two hierarchical layers and takes full advantage of CUDA’s compute capability. The parallel GA II is a dual heterogeneous design composed of a cellular GA and a pseudo GA. The islands with these two different structures increase the population diversity and can be well parallelized on GPUs simultaneously with multi-core CPU. Finally, numerical experiments are conducted and show that our approaches can not only solve the problems flexibly, but also gain competitive results and reduce time requirements.

Mots-Clés / Keywords
Shop scheduling; Energy efficiency; Dynamic scheduling; Parallel Genetic Algorithms; GPUs; Multi-core CPU; Ordonnancement des tâches; Efficacité énergétique; Ordonnancement dynamique; Algorithmes génétiques parallèles; GPU; CPU multi-coeur;

146253
18385
01/01/2019

Asymmetric color cryptosystem using chaotic Ushiki map and equal modulus decomposition in fractional Fourier transform domains

H.CHEN, Z.LIU, L.ZHU, C.TANOUGAST, W.BLONDEL

CRAN, Vandoeuvre, Harbin Institute of Technology, CDA, LCOMS

Revue Scientifique : Optics and Lasers in Engineering, Vol.112, pp.7-15, Janvier 2019 , N° 18385

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01931106

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Abstract

A single channel optical asymmetric cryptosystem for color image in fractional Fourier transform (FrFT) domain is presented. Instead of commonly used RGB channels encryption system, the color image is encoded into grayscale format and encrypted in a single optical channel system. For the design of asymmetric approach, the effective trapdoor one-way function is calculated by employing equal modulus decomposition (EMD). To enhance the security of the proposed cryptosystem, the Ushiki chaotic system is performed to generate the random phase mask in FrFT and a random sequence for scrambling the private key. The sensitive initial values and chaotic data can be regarded as the additional keys and public key. Various numerical experiments are given to verify the validity and capability of the proposed color cryptosystem.

145287
18366
09/11/2018

Environnement décentralisé et protocole de communication pour le calcul intensif sur grille

B.FAKIH

CDA

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, Novembre 2018, 133p., Président: N.EMAD, Rapporteurs: J.F.MEHAUT, , Examinateurs: P.BERTHOU, Directeurs de thèse: D.ELBAZ , N° 18366

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Abstract

This thesis aims at designing an environment for the implementation of high performance computing applications on Grid platforms. We are interested in applications like loosely synchronous applications and pleasingly parallel applications. For loosely synchronous applications, we are interested in particular in applications in the domains of numerical simulation that can be solved via parallel or distributed iterative methods, i.e., synchronous, asynchronous and hybrid iterative method; while, for pleasingly parallel applications, we are interested in planning problems. Our thesis work aims at designing the decentralized environment GRIDHPC. GRIDHPC exploits all the computing resources (all the available cores of computing nodes) using OpenMP as well as several types of networks like Ethernet, Infiniband and Myrinet of the grid platform using the reconfigurable multi network protocol RMNP. Note that RMNP can configure itself automatically and dynamically in function of application requirements like schemes of computation, i.e., synchronous or asynchronous iterative schemes, elements of context like network topology and type of network like Ethernet, Infiniband and Myrinet by choosing the best communication mode between computing nodes and the best network. We present and analyze a set of computational results obtained on Grid5000 platform for the obstacle and planning problems.

Résumé

Dans cette thèse nous présentons un environnement décentralisé pour la mise en oeuvre des calcul intensif sur grille. Nous nous intéressons à des applications dans les domaines de la simulation numérique qui font appel à des modèles de type parallélisme de tâches et qui sont résolues par des méthodes itératives parallèles ou distribuées; nous nous intéressons aussi aux problèmes de planification. Mes contributions se situent au niveau de la conception et la réalisation d’un environnement de programmation GRIDHPC. GRIDHPC permet l’utilisation de tous les ressources de calcul, c’est-à-dire de tous les coeurs des processeurs multi-coeurs ainsi que l’utilisation du protocole de communication RMNP pour exploiter simultanément différents réseaux hauts débits comme Infiniband, Myrinet et aussi Ethernet. Notons que RMNP peu se reconfigurer automatiquement et dynamiquement en fonction des exigences de l’application, comme les schémas de calcul, c.-à-d, les schémas itératifs synchrones ou asynchrones, des éléments de contexte comme la topologie du réseau et le type de réseau comme Ethernet, Infiniband et Myrinet en choisissant le meilleur mode de communication entre les noeuds de calcul et le meilleur réseau. Nous présentons et analysons des résultats expérimentaux obtenus sur des grappes de calcul de la grille Grid5000 pour le problème de l’obstacle et le problème de planification.

Mots-Clés / Keywords
Protocole de communication; Calcul sur grille; Calcul haute performance; Calcul parallèle; Planification; Simulation numérique; Communication Protocols; Grid calculation; High performance computing; Numerical simulation;

145157
18151
16/02/2018

A distributed modular self-reconfiguring robotic platform based on simplified electro-permanent magnets

L.ZHU

CDA

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 16 Février 2018, 145p., Président: J.BOURGEOIS, Rapporteurs: N.LE FORT PIAT, Examinateurs: P.DANES, Directeurs de thèse: D.EL BAZ, H.NING , N° 18151

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01829962

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Résumé

Un système robotique distribué et reconfigurable (MSRR) est composé de plusieurs modules ayant certaines fonctions de mouvement, de perception et d’action. Ils peuvent s'adapter à l'environnement et aux objectifs en se connectant et en se déconnectant pour obtenir la configuration et la forme désirées. Les MSRR contiennent souvent deux systèmes : l'un constitué d’actionneurs pour le mouvement, l'autre pour la connexion. A l'heure actuelle, de nombreuses institutions travaillent sur les MSRR ; la conception, la miniaturisation, l'économie d'énergie, les algorithmes de contrôle ont fait l'objet de recherches dans ce domaine. Cependant, il existe peu d’études conjointes sur le matériel et les algorithmes correspondants. Cette thèse décrit la conception, la fabrication, les résultats expérimentaux, l’algorithmique distribuée et un simulateur d'une plate-forme MSRR. En nous appuyant sur le calcul et la simulation numérique, nous présentons un aimant électro-permanent simplifié (SEP) qui ne consomme pas d'énergie lorsque le module est connecté à un autre module. Un nouveau concept de moteur linéaire basé sur les SEP est également proposé. Ensuite, nous présentons DILI, un MSRR cubique, de longueur 1,5cm. Le module DILI peut coulisser sur une surface plane, la vitesse maximale pouvant atteindre 20mm/s. Avec le nouvel actionneur, DILI peut réaliser les fonctions de mouvement et de connexion. Un module DILI peut se connecter avec quatre autres modules. Enfin, un algorithme distribué est proposé et un simulateur est conçu pour permettre de simuler le système distribué, de tester et valider les algorithmes distribués.

Abstract

A distributed modular self-reconfiguring robotic (MSRR) system is composed of many repeated basic modules with certain functions of motion, perception, and actuation. They can adapt to environment and goals by connecting and disconnecting to achieve the desired configuration and shape. MSRRs often contain two hardware systems: one is for actuation (motion), another one is for connection. At present time many institutions work on MSRRs; structural design, miniaturization, energy saving, control algorithms have been the focus of research in this area. However, only a few of them work on both the hardware and the corresponding algorithms. This thesis describes the design, fabrication, experimental results, distributed algorithm, and simulator of a MSRR platform. Via theoretical calculation and numerical simulation, we present the simplified electro-permanent (SEP) magnet which can change the magnetic field direction and does not require energy consumption while connected. A new concept of linear motor based on SEP is proposed. Then we construct DILI, a cubical MSRR, the length of each module is 1.5cm. DILI module can slide on a flat surface; the maximum speed can reach 20mm/s. With the new actuator, DILI can achieve the functions of motion and connection with only one system inside. Finally, a distributed algorithm is proposed in order to build a smart conveyor, and a simulator is designed that permits one to perform distributed simulations, test and validate distributed algorithms.

Mots-Clés / Keywords
Distributed computing; Modular robot; Smart system; Calcul distribué; Robot modulaire; Système intelligent;

143833
17307
17/09/2017

High performance issues related to the IoT and smart earth

D.EL BAZ

CDA

Conférence invitée : International Conference on Parallel Computing ( PARCO ) 2017 du 12 septembre au 15 septembre 2017, Bologne (Italie), Septembre 2017, 62p. , N° 17307

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140877
17306
08/03/2017

Challenges in computing accelerators and heterogeneous computing; Use case: solving a pleasingly parallel application in operational conditions

D.EL BAZ

CDA

Conférence invitée : Euromicro Conference on Parallel, Distributed and Network-Based Processing ( PDP ) 2017 du 06 mars au 08 mars 2017, St Petersbourg (Russie), Mars 2017, 72p. , N° 17306

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140875
17017
10/01/2017

Plateforme de calcul parallèle "Design for Demise"

B.PLAZOLLES

CDA

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 10 Janvier 2017, 202p., Président: T.GAYRAUD, Rapporteurs: D.DEFOUR, R.MOLINA, Examinateurs: M.BALAT-PICHELIN, P.COCQUEREZ, Directeurs de thèse: D.EL BAZ, M.SPEL , N° 17017

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138893
16322
11/10/2016

New parallel B&B schemes using multi and many core architectures for the blocking job shop scheduling problem

A.DABAH, A.BENDJOUDI, A.AITZAI, D.EL BAZ, N.N.TABOUDJEMAT

CERIST, CDA

Rapport LAAS N°16322, Octobre 2016, 13p.

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137714
16281
26/09/2016

GPU computing applied to linear and mixed integer programming

V.BOYER, D.EL BAZ, M.A.SALAZAR-AGUILAR

UANL, CDA

Ouvrage (contribution) : Advances in GPU Research and Practice, Elsevier, N°ISBN 978-0-12-803738-6, Septembre 2016, Chapitre 10, pp.247-272 , N° 16281

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137498
16279
18/07/2016

Design of a new fasten-able linear motor for smart distributed robot system

L.ZHU, D.EL BAZ, H.NING

CDA, Beijing

Manifestation avec acte : IEEE Smart World Congress ( SWC ) 2016 du 18 juillet au 21 juillet 2016, Toulouse (France), Juillet 2016, pp.874-879 , N° 16279

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Abstract

Distributed robot often contains two systems. One is for moving, and another one is for fastening. In this paper, we focus on a new linear motor, in addition to motion function; it can provide suction force, and does not require continuous energy supply for suction. A basic circuit for the new linear motor was designed and tested, which can freely control the length of dead-time. Design guide for initial design are also summed up.

137495
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