Définition d’un modèle asynchrone de compression de données à la volée sur accélérateurs pour le HPC

Cette thèse porte sur le calcul haute performance pour la simulation numérique de phénomènes physiques complexes.
Le CEA met à disposition les ressources matérielles et logicielles permettant d'atteindre la puissance de calcul requise.
Nous avons assisté à l’avènement des accélérateurs, entraînant de nouveaux défis. En particulier, la gestion de la mémoire devient essentielle pour atteindre des performances exascale, car le rapport taille mémoire par nombre d'unités de calcul diminue.
Ce problème touche tous les domaines nécessitant un volume de données important. Ainsi, de nombreux aspects de cette thèse seront généraux et d’intérêt mondial.

Cette thèse aura pour objectif de proposer un modèle asynchrone de mise à disposition de données via des techniques de compression/décompression. Il doit être suffisamment efficace pour être utilisé « à la volée » (pendant les calculs sans les ralentir), permettant de relâcher les contraintes mémoire.
Les codes ciblés sont itératifs et séquencent différentes phases. Idéalement, tous les calculs seront effectués sur des accélérateurs, laissant les ressources CPU inoccupées. Le modèle proposé devrait tirer parti de ces spécificités. L'objectif final sera l'intégration des travaux dans un code représentatif pour évaluer les gains dans un contexte industriel.

Raffinement de maillage adaptatif multi-architecture pour la simulation des équations de l’hydrodynamique compressible multi-matériaux

Le CEA DAM développe activement des outils de calcul scientifique en mécanique des fluides pour la simulation numérique d'écoulements de fluides compressibles et multi-matériaux. Ces logiciels utilisent des modèles de programmation adaptés à l'utilisation efficace des supercalculateurs et mettent en oeuvre des méthodes de résolution numérique des équations de l'hydrodynamique compressible en utilisant la stratégie du raffinement de maillage adaptatif, AMR (Adaptive Mesh Refinement) qui permet de réduire le coût de calcul de certaines simulations, en réduisant le nombre de cellules (donc l'empreinte mémoire) et de concentrer les calculs sur les zones d'intérêt (discontinuités, chocs, interfaces multi-fluides, ...).

Depuis une quinzaine d'année, avec l'apparition des processeurs graphiques (GPU), les architectures matérielles utilisées dans le domaine du calcul haute performance ont profondément évoluées. La thèse proposée vise à concevoir une implantation parallèle des techniques AMR pour le cas des écoulements multi-matériaux dans le but d'utiliser efficacement un supercalculateur utilisant massivement les processeurs graphiques (GPU). Après vérification et validation du code développé, on pourra l'exploiter pour simuler l'effet d'une onde de souffle et son interaction avec les structures environnantes.

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