Compilateurs, languages et frameworks

Compilateurs et langages

Pour l'instant, il n'existe pas vraiment de langages spécifiquement conçus et dédiés aux économies d'énergie. Certains s'en revendiquent comme le langage "D". Mais la mode étant plutôt à l'augmentation des niveaux d'abstraction, les problématiques d'économie d'énergie sont mises en arrière-plan. Toutefois, les centres de recherche d'IBM et de Microsoft ont publié différents papiers sur les moyens d'implémenter des "patterns" écologiques qui devraient se concrétiser dans les prochaines générations d'outils de modélisation.

Il en va un peu de même des compilateurs. Aucun ne propose d'options "-green" qui optimiserait la compilation dans le sens d'une meilleure gestion de l'énergie. Cependant tous les compilateurs disposent d'options qui permettent de calibrer le binaire pour les générations les plus récentes de processeurs (en utilisant par exemple les jeux d'instruction SSE) et de privilégier la vitesse d'exécution sur la compacité. Les développeurs devraient systématiquement utiliser ces options de compilation (O2/O3 en GCC) même si elles contribuent à davantage de consommation mémoire et nuisent à la compacité du code binaire. En matière de "Green", la performance l'emporte.

L'une des évolutions qui se montrera la plus probante est probablement l'insertion d'outils de vérification formelle dans les outils de développement et les compilateurs. Leur objectif ? S'assurer que le code du développeur ne comporte pas de bugs ! Ainsi, MS Research a développé un Vista Static Driver Verifier qui prouve mathématiquement que le pilote est bien écrit. De tels vérificateurs devraient se généraliser dans les prochaines générations d'outils de développement et devraient concourir à la création d'applications qui ne plantent plus. Or on l'a vu, la stabilité d'un programme est l'une des meilleures assurances écologiques qui soient.

Vers des frameworks Verts ?

En 2004 déjà, une étude montrait comment la machine virtuelle Java influait sur la consommation électrique et quels étaient les OpCodes les plus consommateurs. L'étude montrait également le rôle fondamental de l'utilisation de la mémoire dans la consommation d'énergie et le poids conséquent imposé par l'interpréteur. L'étude suspectait dès lors que toutes les techniques de JIT permettraient de diminuer notablement la consommation électrique des applications Java. Cette étude peut s'extrapoler à JavaScript et à la nécessité d'utiliser aujourd'hui des navigateurs possédant des compilateurs JavaScript performants.

Universités et centres de recherche se penchent aujourd'hui sérieusement sur les moyens d'automatiser les économies d'énergie au travers de nouveaux frameworks. L'université d'Harvard s'intéresse notamment au potentiel des "many cores" (ces futurs processeurs qui embarquent de multiples cœurs hétérogènes). Ses chercheurs imaginent un nouveau paradigme logiciel sensible à la fois au comportement des différents threads et aux détails de l'environnement dans lequel ils s'exécutent. Ils proposent ainsi un environnement d'exécution dynamique qui co-existe avec le système d'exploitation. Celui-ci surveille et modifie dynamiquement le flux d'instructions des threads en cours d'exécution afin de rester dans les limites de consommation électrique définies et de s'assurer que la quantité de puissance consommée par chaque thread est bien proportionnelle à son efficacité (travaux de David Brooks, A Synergistic Approach To Adaptive Power Management).

Dans un même ordre d'idées, le projet Sooner de l'université de l'Oklahoma (dirigé par Ronald Barnes) est un framework de simulation qui fournit de nombreuses informations sur la performance et la consommation d'énergie durant l'exécution simulée des programmes. Différents modèles permettent d'évaluer les variations de consommation en fonction du placement des instructions dans les différents cœurs (là encore l'université vise principalement les many cores). L'objectif à terme est de simplifier la création de compilateurs et de systèmes d'exploitation prenant en compte la consommation énergétique.