Groupe de travail  ScAlApplix-RUNTIME

2005-2006 

Salle 075 au LaBRI à 14h15

Année 2005-2006



Juin


15 juin   Larry Carter (U.C. San Diego)

Runtime Reorderings to Improve Irregular Array Accesses

Processor speeds are increasing must faster than the speed of making random accesses to a large memory. But often algorithms that have low operation counts have poor locality in their memory reference patterns. This makes it possible to improve performance by determining (at run time) improved data layouts or iteration orderings. We will survey several techniques that can be used to achieve such performance improvements. Then we will present a framework (developed by Kelly and Pugh, and extended by our student Michelle Strout), that might allow a compiler to express and select an appropriate composition of reordering techniques automatically.



Mai


23 mai   Dietrich Foerster (C.P.M.O.H)

Les propriétés optiques de matériaux hybrides - comment les calculer suffisamment rapidement ?

Il serait interessant de pouvoir trouver les spectres d'absoption de molecules collees sur des surfaces ou entre deux electrodes et de calculer leurs photocourants. L'extension dynamique de la theorie de Kohn-Sham appele TDDFT parait le bon cadre pour ces questions si on peut ignorer l'ecrantage de l'interaction Coulombienne et egalement les effets excitoniques presents dans les semi conducteurs organiques. L'integration directe O(N**2) de Bertsch/Yabana de l'evolution dans le temps de equations TDDFT est tres interessante, mais il existe aussi des algorithmes acceleres (mais encore N**3) de resolution des equations (moins ambitieuses) de reponse lineaire, ceci par une methode de block Lanczos. L'utilisation d'une base d'orbitales localisees et des notions elementaires de fonctions Green donne un algorithme N**3 de reponse lineaire qui est particulierement simple et dont le code est presque termine. Dans cet algorithme on utilise la localite de la base mais on n'a pas encore utilise que l'Hamiltonien est creux dans une telle base. Pourrait-on ameliorer cet algorithme ?



Avril


25 avril   Guillaume Mercier (Argonne National Laboratory and Projet RUNTIME )

MPICH2 : Nemesis, une implémentation hautes performances de MPI2

Jusqu'a très récemment, les implémentations du standard MPI2 n'étaient pas très courante, quelques constructeurs seulement les proposaient avec leur matériel. Depuis quelques mois, l'univers MPI a bouge avec l'apparition de nouvelles implémentations libres : MPICH2, Open MPI ou encore YAMPII. Dans cet expose, je détaillerai un sous-système de communication qui a été crée et développé pour permettre a MPICH2 d'obtenir de hautes performances. Je montrerai également les premiers résultats obtenus (certains publies, d'autres non) et établierai des comparaisons entre les précédents sous-systèmes de communication existants pour MPICH2, mais aussi avec les implémentations concurrentes.



Mars


28 mars   Hélène Renard (ENS Lyon, équipe GRAAL)

Équilibrage de charge et redistribution de données sur plates-formes hétérogènes

Nous nous sommes intéressée à la mise en oeuvre d'algorithmes itératifs sur des grappes hétérogènes. Ces algorithmes fonctionnent avec un volume important de données (calcul de matrices, traitement d'images, etc.), qui sera réparti sur l'ensemble des processeurs. À chaque itération, des calculs indépendants sont effectués en parallèle et certaines communications ont lieu. Prenons l'exemple d'une matrice rectangulaire de données : l'algorithme itératif fonctionne répétitivement sur cette matrice, divisée en tranches verticales (ou horizontales) allouées aux processeurs. À chaque étape de l'algorithme, les tranches sont mises à jour localement et les informations frontières sont échangées entre tranches consécutives. Cette contrainte géométrique implique que les processeurs soient organisés en anneau virtuel. Chaque processeur communique seulement deux fois, une fois avec son prédécesseur (virtuel) dans l'anneau et une fois avec son successeur. Il n'existe pas de raison a priori de réduire le partitionnement des données à une unique dimension et de ne l'appliquer que sur un anneau de processeurs unidimensionnel. Cependant, un tel partitionnement est très naturel et nous montrerons que trouver l'optimal est déjà très difficile.
Après cette étude sur le placement et l'équilibrage de charge pour plates-formes hétérogènes, nous nous sommes intéressée à la redistribution de données sur ces mêmes plates-formes, lorsque que les caractéristiques de ces dernières changent. En ce qui concerne les anneaux de processeurs homogènes, nous avons totalement résolu le problème : nous avons obtenu des algorithmes optimaux et prouvé leur exactitude dans le cas homogène et dans le cas hétérogène. En ce qui concerne les anneaux hétérogènes, le cas unidirectionnel a été totalement résolu, alors que le cas bidirectionnel reste ouvert. Cependant, sous l'hypothèse de redistribution légère, nous sommes capable de résoudre le problème de manière optimale.

21 mars   Fréderic Wagner (Laboratoire d'informatique d'avignon)

Redistribution de données à travers un réseau à haut débit

Le calcul distribué sur internet (appelé aussi méta-computing) est un domaine de l'informatique qui regroupe à la fois le réseau et le calcul haute performance. Pour utiliser au mieux les ressources distribuées (calculateurs parallèles, grappes d'ordinateurs, serveurs de calcul ou de données, ordinateur personnel, dispositifs de visualisation, etc.) et plus généralement l'infrastructure numérique il est nécessaire de mettre au point des environnements et des algorithmes qui gèrent celle-ci de manière optimisée. Nous présenterons le problème qui survient lorsque des données doivent être rapidement transférées d'un calculateur parallèle à un autre calculateur. C'est le cas lorsque le traitement fait intervenir du couplage de code ou lorsque l'on veut visualiser des données calculées par une machine parallèle. Ce problème appelé la redistribution de données est un problème très important quand les critères de performances sont au premier plan. Pour être résolu, il nécessite surtout d'optimiser l'ordre dans lequel les données sont transférées.

 

 



Février


21 février   Marie Beurton-Aimar (LaBRI)

MitoScoP une plateforme hétérogène pour la simulation du métabolisme mitochondrial.

La mitochondrie est un organelle intra-cellulaire qui possède son propre ADN et son propre métabolisme. Ce projet transdisciplinaire rassemble des biologistes, des informaticiens et de mathématiciens sur le thème de la modélisation du métabolisme mitochondriale. Il se découpe en plusieurs parties : analyse structurelle du réseau métabolique (ensemble de chaines de réactions enzymatiques), simulation par équations différentielles et/ou par systèmes multi-agents (SMA). Nous présenterons une introduction au projet dans son ensemble puis nous présenterons plus en détails une des applications de la simulation par SMA : la génération d'une membrane mitochondriale. Une membrane mitochondriale est une bicouche lipidique organisée de manière à respecter les règles d'hydrophobie/hydrophylie qui régissent les comportements des phospholipides. Dans notre SMA, un agent est un lipide composé d'un certain nombre de points d'interaction sur lesquels un ensemble de règles physiques (attraction/répulsion) sont appliquées. Notre objectif est d'obtenir par émergence une auto-organisation des phospholipides qui corresponde à la bicouche mitochondriale. Notre modèle est en 3 dimensions.

 



Décembre

13 décembre   Mario Ricchiuto (Projet ScAlApplix Inria Futurs/LaBRI/MAB)

Schémas compacts pour la résolution des lois de conservation non linéaires.

Il a été montré que les formulations discrètes des Lois de Conservation (LdC) ayant un caractère vraiment " résidu " sont plus précises que les formulations de type Volumes Finis. On présente une approche qui permet de construire des discrétisations avec a) des propriétés de précision très faciles à étudier formellement, et à vérifiées en pratique b) des propriétés de stabilité en norme infini (monotonie) qui permettent d'approcher des solutions irrégulières. En particulier, on considère une formulation très générale et flexible de la méthode qui permet de rapprocher des problème plus généraux : LdC non linéaires générales, maillages non triangulaires, etc. Dans l'exposé quelques concepts de base seront donnés, et quelques résultats théoriques. Des résultats numériques valideront l'intérêt de l'approche.

6 décembre   Elisabeth Brunet (Projet Runtime Inria Futurs/LaBRI)

Support d'ordonnancement et d'optimisation automatisés des communications pour les réseaux hautes performances.

Madeleine 4 est une nouvelle implémentation de l'interface de communication multi-protocole Madeleine. Sa particularité consiste en l'introduction d'une couche générique d'optimisation des paquets de données. À la manière d'un ordonnanceur de processus, Madeleine 4 a un comportement interne basé sur l'activité des cartes réseaux : lorsqu'une carte est inactive, Madeleine 4 applique des stratégies d'optimisation sur les paquets en attente de transfert en tenant compte des contraintes applicatives et des caractéristiques du réseau rapide sous-jacent afin de choisir la meilleure combinaison de paquets à transmettre sur le réseau.




Novembre

29 novembre   Guido Huysmans (Association Euratom-CEA, Cadarache, St-Paul-lez-Durance, France)

ITER, Simulations des Plasmas de Fusion

Le 28 juin 2005, l'Union européenne, la Chine, la Corée du sud, les États-Unis, le Japon et la Russie ont choisi Cadarache, en France, pour accueillir ITER. En 2015, grâce à ses 840 m3 de plasma, ITER devrait produire 500 MW de puissance de fusion, dix fois plus que les 50 MW de chauffage qu'il faudra injecter pour maintenir le cœur de son plasma à 150 millions de degrés. C'est un saut important par rapport aux machines actuelles les plus performantes dont les plasmas d'une centaine de m3 permettent tout juste de produire autant de puissance fusion qu'elles consomment en chauffage. C'est une étape cruciale sur le chemin du réacteur qui exige un rapport quarante entre les puissances de fusion et de chauffage. Les modélisations et simulations des plasmas de fusion sont un ingrédient essentiel à la préparation des expériences dans ITER. Ces simulations vont de la simulation de la turbulence des petites échelles responsables pour le transport de l'énergie à des simulations des instabilités magnetohydrodynamique (MHD) de la taille macroscopiques. D'autres exemples sont les modélisations de l'interaction plasma-paroi et l'interaction du plasma avec des ondes émit par des antennes. Les instabilités MHD posent les limites en pression et courant dans le plasma. Ces instabilités peuvent conduire à des flux de chaleur très élevés. Des simulations sont essentielles pour mieux comprendre et éviter/contrôler ces instabilités. Une des difficultés des simulations des instabilités MHD sont les différentes échelles de temps, du temps d'Alfven d'ordre de microseconde jusqu'à le temps d'équilibre d'ordre de seconde. Une autre difficulté est l'extrême anisotropie du plasma dans la direction parallèle et perpendiculaire au champ magnétique. Un code MHD en éléments finis est en développement pour étudier ces instabilités MHD dans la géométrie magnétique d'ITER. La librairie PaStiX est utilisée pour résoudre les systèmes d'équations. Les premiers résultats montrent l'importance de la géométrie magnétique pour la stabilité des modes MHD. .

22 novembre   Journées PaRISTIC au LaBRI

8 novembre   Charles-Henri Bruneau (MAB & MC2)

Un logiciel sequentiel de simulation d'ecoulements incompressibles.

Le but de cet expose est de presenter un code de simulation tres performant en terme de temps CPU et espace memoire pour simuler des ecoulements incompressibles dans diverses configurations. De part sa structure ce code est sequentiel. La question qui est posee a l'audience est : Comment pourrait-on paralleliser ce code ?




Octobre


Mardi 11 octobre   Aurélien Dumez (Inria Futurs)

La plateforme GRINTA : un noeud de Grid5000   (transparents)

L'objectif de cet exposé est de vous présenter l'infrastructure GRID5000 et plus particulièrement son nœud bordelais GRINTA. Dans un premier temps nous aborderons l'architecture de la plateforme en détaillant la configuration locale (machine, réseau). Puis dans un deuxième temps, nous expliquerons comment utiliser cette grille expérimentale.

Mardi 4 octobre   Michaël Dussère (Projet ScAlApplix Inria Futurs/LaBRI/MAB)

EPSN : Environnement pour le Pilotage de Simulations Numériques distribuées   (transparents)

L'objectif du projet EPSN est d'analyser, de concevoir et de développer une plate-forme logicielle permettant de piloter et de diriger une application numérique distribuée par la visualisation. Le but est de coupler les potentialités de la réalité virtuelle avec des schémas de résolution numérique haute-performance pour visualiser les résultats obtenus, et pour pouvoir interagir avec le schéma numérique en cours de résolution afin de le piloter en fonctions des résultats intermédiaires obtenus. Dans ce groupe de travail, je vous présenterai les dernières évolutions d'EPSN qui permet maintenant de coupler une simulation parallèle SPMD avec une application de visualisation parallèle.







Date   Prénom Nom ()

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Résumé.