Note ABES Algorithmes à grain fin et schémas numériques pour des simulations exascales de plasmas turbulents Fine grain algorithm and numerical schemes for exascale simulation of turbulent plasmas Parallélisme Schémas numériques Programmation par tâches Recouvrement calcul-communication Ordonnancement Maillage réduit Distributed computing Numerical schemes Task-based programming Computation-communication overlap Tasks and communication ordering Reduced grid 005.1 530.44 Plasmas (gaz ionisés) -- Turbulence Méthodes de simulation Calcul intensif (informatique) Multiprocesseurs Algorithmes parallèles 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. Recent high performance computing architectures come with more and more cores on a greater number of computational nodes. Memory buses and communication networks are facing critical levels of use. Programming parallel codes for those architectures requires to put the emphasize on those matters while writing tailored algorithms. In this thesis, a plasma turbulence simulation code is analyzed and its parallelization is overhauled. The gyroaverage operator benefits from a new algorithm that is better suited with regard to its data distribution and that uses a computation -- communication overlapping scheme. Those optimizations lead to an improvement by reducing both execution times and memory footprint. We also study new designs for the code by developing a prototype based on task programming model and an asynchronous communication scheme. It allows us to reach a better load balancing and thus to achieve better execution times by minimizing communication overheads. A new reduced mesh is introduced, shrinking the overall mesh size while keeping the same numerical accuracy but at the expense of more complex operators. This prototype also uses a new data distribution and twists the mesh to adapt to the complex geometries of modern tokamak reactors. Performance of the different optimizations is studied and compared to that of the current code. A case scaling on a large number of cores is given. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 27686505 Université de Strasbourg Strasbourg 2019-12-31 https://theses.hal.science/tel-01975275 application/pdf 27486586 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2018/bouzat_nicolas_2018_ED269.pdf http://www.theses.fr/2018STRAD052/abes https://theses.hal.science/tel-01975275 https://theses.hal.science/tel-01975275 https://theses.hal.science/tel-01975275 Bouzat Nicolas 1993-06-02 FR 237023113 https://theses.fr/2018STRAD052 2018STRAD052 https://doi.org/10.70675/48d676f0z5f5cz4f76z8bc1z5f95d800ade2 2018-12-17 Informatique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Mehrenberger Michel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 09506057X Roman Jean MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 059895462 Salmon Stéphanie MADS_PRESIDENT_DU_JURY 187873224 Mehrenberger Michel MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 09506057X Roman Jean MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 059895462 Salmon Stéphanie MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 187873224 Namyst Raymond MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 086180142 Crouseilles Nicolas MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 087547015 Latu Guillaume MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 069817332 Helluy Philippe MADS_MEMBRE_DU_JURY_7 112507328 Namyst Raymond MADS_RAPPORTEUR_1 086180142 Crouseilles Nicolas MADS_RAPPORTEUR_2 087547015 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Institut de recherche mathématique avancée (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 026571641 93707 ddc:004 ddc:530 Mehrenberger Michel Roman Jean Salmon Stéphanie Mehrenberger Michel Roman Jean Salmon Stéphanie Namyst Raymond Crouseilles Nicolas Latu Guillaume Helluy Philippe Namyst Raymond Crouseilles Nicolas École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Institut de recherche mathématique avancée (Strasbourg) PDF 27686505