Note ABES Conception du modèle de programmation INKS pour la séparation des préoccupations algorithmiques et d’optimisation dans les codes de simulation numérique : application à la résolution du système Vlasov/Poisson 6D Design of the InKS programming model for the separation of algorithm and optimizations in simulation codes : application to the 6D Vlasov-Poisson system solving Modèle de programmation Séparation des préoccupations Calcul haute performance Programming model Separation of concerns High performance computing 005.1 Langages de programmation Code source (informatique) Calcul intensif (informatique) Optimisation mathématique Simulation numérique Dissertation universitaire Le modèle de programmation InKS vise à améliorer la lisibilité, la portabilité et la maintenabilité des codes de simulation tout en accroissant la productivité des développeurs de telles applications. Pour atteindre ces objectifs, InKS propose deux langages, chacun dédié à une partie de l’application. Le premier, InKS PIA , permet d’exprimer les aspects algorithmiques d’un code de simulation scientifique tout en laissant les choix d’optimisation de côté. Il s’agit de décrire les fondations de la simulation : son algorithme. Le second langage, InKS PSO , permet aux spécialistes de l’optimisation de réutiliser les informations contenues dans l’algorithme pour exprimer une large variété de choix d’optimisation. Le modèle permet d’écrire de nombreuses versions des optimisations, typiquement une par architecture, à partir d’un unique algorithme. En basant les différentes versions d’un programme sur sa partie invariante, l’algorithme, le modèle InKS limite la réécriture du code, boostant la productivité des développeurs. Suite à la proposition du modèle InKS et de son implémentation, nous avons évalué le modèle au travers de l'implémentation de simulations de plasma: le système Vlasov-Poisson 6D. Cette évaluation a permis de mettre en évidence certaines bonnes propriétés du modèle, notamment en matière de séparation des aspects, mais aussi à montrer sa généralité et ses performances. Pour ce faire, nous avons comparé l'efficacité de deux implémentations du système Vlasov-Poisson 6D, écrite sur InKS ou Fortran. Pour les optimisations les plus importantes, le nombre de lignes dans les deux cas est similaire. Cependant, la présence de l'algorithme permet d'ordonnancer automatiquement, en une simple ligne, un large ensemble de calcul, verbeux et potentiellement sujet aux erreurs. Ainsi, dans les parties non critiques du code, InKS PSO peut résumer une partie du programme de manière concise, permettant de se concentrer sur les parties de calcul intensif. Par ailleurs, en limitant la réécriture du code aux seules optimisations, InKS permet de tester plusieurs stratégies d'optimisations afin d'identifier la plus adaptée à une architecture donnée. En comparaison, dans ces situations, les applications traditionnelles requièrent la réécriture d'une plus grande partie du code, limitant le temps consacré à la recherche des meilleures stratégies d'optimisation. The InKS programming model aims to improve readability portability and maintainability of simulation codes as well as boosting developer productivity. To fulfill these objectives, InKS proposes two languages, each dedicated to a specific concern. First, InKS PIA provides concepts to express simulation algorithms with no concerns for optimization. Once this foundation is set, InKSPSO enables optimization specialists to reuse the algorithm in order to specify the optimization part. The model offers to write numerous versions of the optimizations, typically one per architecture, from a single algorithm. This strategy limits the rewriting of code for each new optimization specification, boosting developer productivity.We have evaluated the InKS programming model by using it to implement the 6D Vlasov-Poisson solver and compared our version with a Fortran one. This evaluation highlighted that, in addition to the separation of concerns, the InKS approach is not more complex that traditional ones while offering the same performance. Moreover, using the algorithm, it is able to generate valid code for non-critical parts of code, leaving optimization specialists more time to focus on optimizing the computation intensive parts. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 2866785 Université de Strasbourg Strasbourg 2020-12-31 https://theses.hal.science/tel-02520229 application/pdf 2588756 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/Ejjaaouani_Ksander_2019_ED269.pdf http://www.theses.fr/2019STRAD037/abes https://theses.hal.science/tel-02520229 https://theses.hal.science/tel-02520229 https://theses.hal.science/tel-02520229 Ejjaaouani Ksander 1992-03-22 FR 243140789 https://theses.fr/2019STRAD037 2019STRAD037 https://doi.org/10.70675/c95525a9z1762z4756z8407z29267903984c 2019-10-25 Informatique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Mehrenberger Michel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 09506057X Bastoul Cédric MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 089425200 Clauss Philippe MADS_PRESIDENT_DU_JURY 098478389 Mehrenberger Michel MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 09506057X Bastoul Cédric MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 089425200 Clauss Philippe MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 098478389 Latu Guillaume MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 069817332 Perez Christian MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 094180962 Bigot Julien MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 154771996 Coullon Hélène MADS_MEMBRE_DU_JURY_7 18250929X Kormann Katharina MADS_MEMBRE_DU_JURY_8 243143990 Latu Guillaume MADS_RAPPORTEUR_1 069817332 Perez Christian MADS_RAPPORTEUR_2 094180962 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 Mehrenberger Michel Bastoul Cédric Clauss Philippe Mehrenberger Michel Bastoul Cédric Clauss Philippe Latu Guillaume Pérez Christian Bigot Julien Coullon Hélène Kormann Katharina Latu Guillaume Pérez Christian École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Institut de recherche mathématique avancée (Strasbourg) PDF 2866785