Calcul Haute Performance

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Nicolas Renon,
Ingénieur de Recherche en Calcul Scientifique
CICT
( Centre Interuniversitaire de Calcul de Toulouse )
([email protected])
http://www.calmip.cict.fr ; http://www.cict.fr
Introduction au Calcul Haute
Performance

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Plan :
•Présentation Calcul Haute Performance (En anglais : High Performance Computing - HPC )
–La simulation numérique, Calcul Scientifique et HPC
–le HPC, c’est quoi ? à quoi ça sert ?
•Exemple problèmes étudiés et machines
–Introduction concepts HPC (processeurs et parallélisme)
•Loi de Moore, Loi de Amhdal
•Les systèmes HPC
–Typologie des systèmes :
•Machines Mémoire partagée
•Machines à Mémoire Distribuées
•Machine NUMA
–Exemples
•Architectures Processeurs HPC
–Processeurs scalaires, superscalaires, vectoriels
–Concepts d’optimisation
•Optimisation de codes
–Technique d’optimisation
–Compilo, librairies
•Calcul Parallèle
–Principes : speed up , efficacité parallèle, les pièges
–Mise en œuvre :
•OpenMP (TP)
•Message Passing Interface MPI (TP)

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La simulation Numérique : 3ième pilier de la science
 3 piliers
 Théorie
 Expérimentation
 Simulation / prédiction
 « Nouvelle » Discipline : Calcul Scientifique
 outil stratégique fondamental
 Recherche et Industrie (Innovation, rapidité, …)
 Limitation expérimentations :
 trop difficile : soufflerie
 trop cher : construire et jeter…
« Objectif » : simuler le réel !
 Loi Physique (modèle) + méthode numérique efficace (« très bonne » approximation
du système) + Machine suffisamment performante

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La simulation Numérique : Calcul Scientifique
théorie
Expérimentation
Observation Simulation
Numérique
 Validation / nouvelle théorie
 Validation
 Mise en œuvre numérique
 Approximations
 Une relation en chaîne des trois piliers :  Navier Stokes
 Maxwell Electromagnétisme
 Mécanique quantique
 Schrödinger
 LHC
 ITER
Désert Atacama
…

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Le Calcul Scientifique / Scientific computations
 Fusion de trois éléments :
Application
Calcul haute performance
Mathématiques
 Algorithmes et méthodes numériques de résolution (mathématiques)
 des systèmes de calcul avancés
Exécution (Optimale?)de
l’application
 Calcul Scientifique : une thématique transverse ….
 Discrétisation (spatiale,
temporelle,…)
 Méthodes Numériques de
résolution (Algébre Linéaire, …)
 Chimie Quantique : Gaussian
 Matière : VASP
 Génomique : Blast
 Crash : LS-Dyna
 Mécanique des fluides : Fluent