Algorithmes à grain fin et schémas numériques pour des simulations exascales de plasmas turbulents
Langue Français
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Auteur : Bouzat, Nicolas
Date de soutenance : 17-12-2018

Directeur(s) de thèse : Mehrenberger, Michel - Roman, Jean

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut de recherche mathématique avancée (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Informatique
Classification : Informatique, Physique

Mots-clés libres : Parallélisme, Schémas numériques, Programmation par tâches, Recouvrement calcul-communication, Ordonnancement, Maillage réduit
Mots-clés :
  • Plasmas (gaz ionisés) -- Turbulence - Simulation, Méthodes de
  • Calcul intensif (informatique)
  • Multiprocesseurs
  • Algorithmes parallèles
Résumé : Les architectures de calcul haute performance les plus récentes intègrent de plus en plus de nœuds de calcul qui contiennent eux-mêmes plus de cœurs. Les bus mémoires et les réseaux de communication sont soumis à un niveau d'utilisation critique. La programmation parallèle sur ces nouvelles machines nécessite de porter une attention particulière à ces problématiques pour l'écriture de nouveaux algorithmes. Nous analysons dans cette thèse un code de simulation de turbulences de plasma et proposons une refonte de la parallélisation de l'opérateur de gyromoyenne plus adapté en termes de distribution de données et bénéficiant d'un schéma de recouvrement calcul -- communication efficace. Les optimisations permettent un gain vis-à-vis des coûts de communication et de l’empreinte mémoire. Nous étudions également les possibilités d'évolution de ce code à travers la conception d'un prototype utilisant un modèle programmation par tâche et un schéma de communication asynchrone adapté. Cela permet d'atteindre un meilleur équilibrage de charge afin de maximiser le temps de calcul et de minimiser les communications entre processus. Un maillage réduit adaptatif en espace est proposé, diminuant le nombre de points sans pour autant perdre en précision, mais ajoutant de fait une couche supplémentaire de complexité. Ce prototype explore également une distribution de données différente ainsi qu'un maillage en géométrie complexe adapté aux nouvelles configurations des tokamaks. Les performances de différentes optimisations sont étudiées et comparées avec le code préexistant et un cas dimensionnant sur un grand nombre de cœurs est présenté.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2018STRAD052
Type de ressource : Thèse