Calcul haute performance avec OpenCL sur GPU

National audienceL'équipe de recherche MOAIS s'interesse depuis une dizaine d'année au paralellisme de tache. Le programme XKaapi développé par cette équipe à récemment été amélioré pour permettre le calcul sur carte graphique. L'extension à été faite sur CUDA limitant ainsi les calculs sur carte NVIDIA. Une alternative à CUDA, OpenCL, developpé par un consensius permettrait d'exécuter les programmes sur d'autre matériels (Intel Xeon phi, carte graphique AMD...)

Calcul haute performance & chimie quantique

This thesis work has two main objectives: 1. To develop and apply original electronic structure methods for quantum chemistry 2. To implement several computational strategies to achieve efficient large-scale computer simulations. In the first part, both the Configuration Interaction (CI) and the Quantum Monte Carlo (QMC) methods used in this work for calculating quantum properties are presented. We then describe more specifically the selected CI approach (so-called CIPSI approach, Configuration Interaction using a Perturbative Selection done Iteratively) that we used for building trial wavefunctions for QMC simulations. As a first application, we present the QMC calculation of the total non-relativistic energies of transition metal atoms of the 3d series. This work, which has required the implementation of Slater type basis functions in our codes, has led to the best values ever published for these atoms. We then present our original implementation of the pseudo-potentials for QMC and discuss the calculation of atomization energies for a benchmark set of 55 organic molecules. The second part is devoted to the Hight Performance Computing (HPC) aspects. The objective is to make possible and/or facilitate the deployment of very large-scale simulations. From the point of view of the developer it includes: The use of original programming paradigms, single-core optimization process, massively parallel calculations on grids (supercomputer and Cloud), development of collaborative tools , etc - and from the user's point of view: Improved code installation, management of the input/output parameters, GUI, interfacing with other codes, etc.L'objectif de ce travail de thèse est double : - Le développement et application de méthodes originales pour la chimie quantique ; - La mise au point de stratégies informatiques variées permettant la réalisation de simulations à grande échelle. Dans la première partie, les méthodes d'integration de configuration (IC) et monte carlo quantique (QMC) utilisées dans ce travail pour le calcul des propriétés quantiques sont présentées. Nous détaillerons en particulier la méthode d'\IC sélectionnée perturbativement (CISPI) que nous avons utilisée pour construire des fonctions d'onde d'essai pour le QMC. La première application concerne le calcul des énergies totales non-relativistes des atomes de transition de la série 3d ; ceci a nécessité l'implémentation de fonctions de base de type Slater et a permis d'obtenir les meilleures valeurs publiées à ce jour. La deuxième application concerne l'implémentation de pseudo-potentiels adaptés à notre approche QMC, avec pour application une étude concernant le calcul des énergies d'atomisation d'un ensemble de 55 molécules. La seconde partie traite des aspects calcule haute performance (HPC) avec pour objectif l'aide au déploiement des simulations à très grande échelle, aussi bien sous l'aspect informatique proprement dit - utilisation de paradigmes de programmation originaux, optimisation des processus monocœurs, calculs massivement parallèles sur grilles de calcul (supercalculateur et Cloud), outils d'aide au développement collaboratif \textit{et cætera} -, que sous l'aspect \emph{utilisateur} - installation, gestion des paramètres d'entrée et de sortie, interface graphique, interfaçage avec d'autres codes. L'implémentation de ces différents aspects dans nos codes-maison quantum pakcage et qmc=chem est également présentée

Couplage non-intrusif: réanalyse locale et calcul haute performance

Le couplage non-intrusif permet de prendre en compte efficacement des modifications locales (non-linéarités, conditions limites, géométrie) dans un modèle initial linéaire pré-existant sans que ce dernier ne soit affecté. Ce concept est étendu au cas des non-linéarités apparaissant de manière généralisée à l’échelle globale. Dans ce cas un ensemble de patchs recouvre l’intégralité du domaine, et le couplage peut être assimilé à une méthode de décomposition de domaine non-linéaire s’appuyant sur un logiciel industriel séquentiel

Transport haute-performance: problématique et solutions proposées

L'univers du calcul haute-performance a découvert des limitations du protocole TCP, l'empêchant d'utiliser pleinement les liens haut-débit et grande distance prévus pour former l'ossature des grilles de calcul. Cet article présente ces problèmes de performance, puis décrit, analyse et compare les solutions actuellement proposées par la communauté réseau.RES-

Remaillage parallèle pour le calcul haute performance

National audienceL'objectif de ce stage était de vérifier la généricité du logiciel PaMPA.La bibliothèque PaMPA est une bibliothèque parallèle qui permet la manipulation, le partitionnement et le remaillage parallèles de maillages distribués. L'algorithme utilisé par PaMPA pour effectuer un remaillage parallèle consiste à isoler, dans le maillage distribué, des zonesnon recouvrantes à traiter, qui sont centralisées sur les différents processeurs. Ceux-ci peuvent alors travailler concurremment, de façon totalement indépendante, en appliquant un remailleur séquentiel sur la zone qui leur est fournie. Les zones remaillées sont alors réintégrées au maillage distribué, et de nouvelles zones sont choisies, jusqu'à ce que la qualité du maillage remaillé soit jugée satisfaisante.Le stage a consisté à interfacer les remailleurs séquentiels Tetgen et Gmsh avec la bibliothèque PaMPA. Le remailleur jusqu'alors utilisé était Mmg

Calcul haute performance avec OpenCL sur GPU

National audienceL'équipe de recherche MOAIS s'interesse depuis une dizaine d'année au paralellisme de tache. Le programme XKaapi développé par cette équipe à récemment été amélioré pour permettre le calcul sur carte graphique. L'extension à été faite sur CUDA limitant ainsi les calculs sur carte NVIDIA. Une alternative à CUDA, OpenCL, developpé par un consensius permettrait d'exécuter les programmes sur d'autre matériels (Intel Xeon phi, carte graphique AMD...)

Calcul haute performance pour la simulation d'interactions fluide-structure

Cette thèse aborde la résolution des problèmes d'interaction fluide-structure par un algorithme consistant en un couplage entre deux solveurs : un pour le fluide et un pour la structure. Pour assurer la cohérence entre les maillages fluide et structure, on considère également une discrétisation de chaque domaine par volumes finis. En raison des difficultés de décomposition du domaine en sous-domaines, nous considérons pour chaque environnement un algorithme parallèle de multi-splitting (ou multi-décomposition) qui correspond à une présentation unifiée des méthodes de sous-domaines avec ou sans recouvrement. Cette méthode combine plusieurs applications de points fixes contractantes et nous montrons que, sous des hypothèses appropriées, chaque application de points fixes est contractante dans des espaces de dimensions finies normés par des normes hilbertiennes et non-hilbertiennes. De plus, nous montrons qu'une telle étude est valable pour les résolutions parallèles synchrones et plus généralement asynchrones de grands systèmes linéaires apparaissant lors de la discrétisation des problèmes d'interaction fluide-structure et peut être étendue au cas où le déplacement de la structure est soumis à des contraintes. Par ailleurs, nous pouvons également considérer l’analyse de la convergence de ces méthodes de multi-splitting parallèles asynchrones par des techniques d’ordre partiel, lié au principe du maximum discret, aussi bien dans le cadre linéaire que dans celui obtenu lorsque les déplacements de la structure sont soumis à des contraintes. Nous réalisons des simulations parallèles pour divers cas test fluide-structure sur différents clusters, en considérant des communications bloquantes et non bloquantes. Dans ce dernier cas nous avons eu à résoudre une difficulté d'implémentation dans la mesure où une erreur irrécupérable survenait lors de l'exécution ; cette difficulté a été levée par introduction d’une méthode assurant la terminaison de toutes les communications non bloquantes avant la mise à jour du maillage. Les performances des simulations parallèles sont présentées et analysées. Enfin, nous appliquons la méthodologie présentée précédemment à divers contextes d'interaction fluide-structure de type industriel sur des maillages non structurés, ce qui constitue une difficulté supplémentaire

Z-set/ZeBuLoN : une suite logicielle pour la mécanique des matériaux et le calcul de structures

National audienceLa suite Z-set/ZéBuLoN est un ensemble d'outils dédiés à la mécanique des matériaux et au calcul de structures co-développés par l'Onera, le Centre des Matériaux (Mines ParisTech) et par la société NW Numerics. Elle intègre différents modules tels qu'un solveur éléments finis, une bibliothèque d'intégration de loi matériaux, un optimiseur permettant de déterminer les paramètres matériaux d'une loi à partir de données d'essais. Certains de ces modules sont indépendants et peuvent être utilisés par des codes commerciaux (Abaqus, Ansys, Samcef, . . .) sous la forme de plugins. Des développements récents ont été faits dans les domaines de la mécanique de la rupture et du calcul haute performance et multimodèle

Importance du logiciel libre en milieu académique et dans la recherche scientifique

Le logiciel libre est omniprésent: applications par milliers couvrant les domaines les plus variés allant de l’Internet et du cloud à nos équipements mobiles en passant par le calcul haute performance. Mais quels sont ses atouts par rapport aux solutions fermées (commerciales ou gratuites)