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11 results on '"Julien Bigot"'

1. Overlapping communications in gyrokinetic codes on accelerator‐based platforms

Author

Shinya Maeyama, Virginie Grandgirard, Yasuhiro Idomura, Yuuichi Asahi, Julien Bigot, Guillaume Latu, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Rokkasho Fusion Institute [Aomori], National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics, Nagoya University, Japan Atomic Energy Agency [Ibaraki] (JAEA), and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)

Subjects
Computer Networks and Communications, Computer science, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, Computer Science Applications, Theoretical Computer Science, [INFO.INFO-PF]Computer Science [cs]/Performance [cs.PF], Computational Theory and Mathematics, Computer architecture, 0103 physical sciences, [INFO]Computer Science [cs], 010306 general physics, Software, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2019
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2. Performance Portable Implementation of a Kinetic Plasma Simulation Mini-App

Author

Julien Bigot, Yuuichi Asahi, Guillaume Latu, Virginie Grandgirard, National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST), Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Maison de la Simulation (MDLS), and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Scheme (programming language), Kinetic model, Computer science, Fusion plasma, 010103 numerical & computational mathematics, 02 engineering and technology, Parallel computing, 01 natural sciences, Porting, Acceleration, Software portability, [INFO.INFO-PF]Computer Science [cs]/Performance [cs.PF], [PHYS.PHYS.PHYS-PLASM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Plasma Physics [physics.plasm-ph], 020204 information systems, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Code (cryptography), 0101 mathematics, High dimensionality, computer, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, computer.programming_language
Abstract

WACCPD 2019: International Workshop on Accelerator Programming Using Directivesisbn 978-3-030-49943-3; International audience; Performance portability is considered to be an inevitable requirement in the exascale era. We explore a performance portable approach for fusion plasma turbulence simulation code employing kinetic model, namely the GYSELA code. For this purpose, we extract the key features of GYSELA such as the high dimensionality and the semi-Lagrangian scheme, and encapsulate them into a mini-application which solves the similar but a simplified Vlasov-Poisson system. We implement the mini-app with a mixed OpenACC/OpenMP and Kokkos, where we suppress unnecessary duplications of code lines. For a reference case with the problem size of 128$^4$, the Skylake (Kokkos), Nvidia Tesla P100 (OpenACC), and P100 (Kokkos) versions achieve an acceleration of 1.45, 12.95, and 17.83, respectively, with respect to the baseline OpenMP version on Intel Skylake. In addition to the performance portability, we discuss the code readability and productivity of each implementation. Based on our experience, Kokkos can offer a readable and productive code at the cost of initial porting efforts, which would be enormous for a large scale simulation code like GYSELA.

Published
2019
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3. Fine-grained MPI+OpenMP plasma simulations: communication overlap with dependent tasks

Author

Guillaume Latu, Julien Bigot, Jérôme Richard, Thierry Gautier, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Algorithms and Software Architectures for Distributed and HPC Platforms (AVALON), Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme (LIP), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Lyon, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), European Project: 676629,H2020 Pilier Excellent Science,H2020-EINFRA-2015-1,EoCoE(2015), European Project: 824158,H2020-EU.1.4. - EXCELLENT SCIENCE - Research Infrastructures ,EoCoE-II(2019), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme (LIP), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Computer science, Mpi openmp, Computation, OpenMP 4.5, 02 engineering and technology, Parallel computing, 01 natural sciences, Keywords: Dependent tasks, 010305 fluids & plasmas, Task (project management), Many-core, [INFO.INFO-PF]Computer Science [cs]/Performance [cs.PF], Dependent tasks, OpenMP 4.5, MPI, Many-core, [PHYS.PHYS.PHYS-PLASM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Plasma Physics [physics.plasm-ph], 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 020201 artificial intelligence & image processing, MPI, [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

25th International Conference on Parallel and Distributed Computing, Göttingen, Germany, August 26-30, 2019 Proceedings; International audience; This paper demonstrates how OpenMP 4.5 tasks can be used to efficiently overlap computations and MPI communications based on a case-study conducted on multi-core and many-core architectures. It focuses on task granularity, dependencies and priorities, and also identifies some limitations of OpenMP. Results on 64 Skylake nodes show that while 64% of the wall-clock time is spent in MPI communications, 60% of the cores are busy in computations, which is a good result. Indeed, the chosen dataset is small enough to be a challenging case in terms ofoverlap and thus useful to assess worst-case scenarios in future simulations. Two key features were identified: by using task priority we improved the performance by 5.7% (mainly due to an improved overlap), and with recursive tasks we shortened the execution time by 9.7%. We also illustrate the need to have access to tools for task tracing and task visualization. These tools allowed a fine understanding and a performance increase for this task-based OpenMP+MPI code.

Published
2019
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4. Optimization of the Gyroaverage operator based on Hermite interpolation

Author

Christophe Steiner, Michel Mehrenberger, Julien Bigot, Virginie Grandgirard, Guillaume Latu, T. Cartier-Michaud, Jean Roman, Fabien Rozar, Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique (LaBRI), Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB), High-End Parallel Algorithms for Challenging Numerical Simulations (HiePACS), Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), TOkamaks and NUmerical Simulations (TONUS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Nancy - Grand Est, Maison de la Simulation (MDLS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest, and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
FOS: Computer and information sciences, Scheme (programming language), Computer science, Computation, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], [PHYS.MPHY]Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], FOS: Physical sciences, 01 natural sciences, Plasma physics, 010305 fluids & plasmas, Operator (computer programming), Hermite interpolation, 0103 physical sciences, QA1-939, FOS: Mathematics, Code (cryptography), Optimisation, Fraction (mathematics), 0101 mathematics, computer.programming_language, T57-57.97, Applied mathematics. Quantitative methods, Computer Science - Numerical Analysis, Numerical Analysis (math.NA), Computational Physics (physics.comp-ph), Data structure, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, 010101 applied mathematics, Computer Science - Distributed, Parallel, and Cluster Computing, Product (mathematics), Hermite Interpolation, Distributed, Parallel, and Cluster Computing (cs.DC), [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], Physics - Computational Physics, Algorithm, computer, Mathematics
Abstract

Gyrokinetic modeling is appropriate for describing Tokamak plasma turbulence, and the gyroaverage operator is a cornerstone of this approach. In a gyrokinetic code, the gyroaveraging scheme needs to be accurate enough to avoid spoiling the data but also requires a low computation cost because it is applied often on the main unknown, the 5D guiding-center distribution function, and on the 3D electric potentials. In the present paper, we improve a gyroaverage scheme based on Hermite interpolation used in the Gysela code. This initial implementation represents a too large fraction of the total execution time. The gyroaverage operator has been reformulated and is now expressed as a matrix-vector product and a cache-friendly algorithm has been setup. Different techniques have been investigated to quicken the computations by more than a factor two. Description of the algorithms is given, together with an analysis of the achieved performance.

Published
2016
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5. Evaluating Kernels on Xeon Phi to accelerate Gysela application

Author

Matthieu Haefele, T. Cartier-Michaud, Guillaume Latu, Julien Bigot, Virginie Grandgirard, Fabien Rozar, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Max-Planck-Institut für Plasmaphysik [Garching] (IPP), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Martin Campos Pinto and Frédérique Charles, EDP Sciences, ANR-10-BLAN-0941,GYPSI,Simulation GYrocinétique haute Performance Pour ITER(2010), and ANR-10-G8EX-0005,Nu-FuSe(2010)

Subjects
FOS: Computer and information sciences, Intel xeon phi coprocessor, FOS: Physical sciences, 010103 numerical & computational mathematics, 02 engineering and technology, Parallel computing, 01 natural sciences, Porting, Execution time, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Code (cryptography), QA1-939, 0101 mathematics, 020203 distributed computing, T57-57.97, Computer Science - Performance, Applied mathematics. Quantitative methods, Computational Physics (physics.comp-ph), Performance (cs.PF), [INFO.INFO-PF]Computer Science [cs]/Performance [cs.PF], Computer Science - Distributed, Parallel, and Cluster Computing, Vectorization (mathematics), Distributed, Parallel, and Cluster Computing (cs.DC), Physics - Computational Physics, Xeon Phi, Mathematics, Interpolation
Abstract

This work describes the challenges presented by porting parts ofthe Gysela code to the Intel Xeon Phi coprocessor, as well as techniques used for optimization, vectorization and tuning that can be applied to other applications. We evaluate the performance of somegeneric micro-benchmark on Phi versus Intel Sandy Bridge. Several interpolation kernels useful for the Gysela application are analyzed and the performance are shown. Some memory-bound and compute-bound kernels are accelerated by a factor 2 on the Phi device compared to Sandy architecture. Nevertheless, it is hard, if not impossible, to reach a large fraction of the peek performance on the Phi device,especially for real-life applications as Gysela. A collateral benefit of this optimization and tuning work is that the execution time of Gysela (using 4D advections) has decreased on a standard architecture such as Intel Sandy Bridge., Comment: submitted to ESAIM proceedings for CEMRACS 2014 summer school version reviewed

Published
2016
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6. Extensibility and Composability of a Multi-Stencil Domain Specific Framework

Author

Christian Pérez, Hélène Coullon, Julien Bigot, Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Automatique, Productique et Informatique (IMT Atlantique - DAPI), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Software Stack for Massively Geo-Distributed Infrastructures (LS2N - équipe STACK), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Algorithms and Software Architectures for Distributed and HPC Platforms (AVALON), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme (LIP), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme (LIP), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grid'5000, IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Software Stack for Massively Geo-Distributed Infrastructures (STACK), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)

Subjects
Domain-specific language, Computer science, Data parallelism, Task parallelism, 02 engineering and technology, Parallel computing, Numerical simulation, [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], 01 natural sciences, Stencil, Theoretical Computer Science, Component programming models, Composability, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Domain specific language (DSL), 010302 applied physics, [INFO.INFO-PL]Computer Science [cs]/Programming Languages [cs.PL], Scheduling, Separation of concerns, Code reuse, OpenMP, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, 020202 computer hardware & architecture, Programming paradigm, MPI, [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], Software, Information Systems
Abstract

International audience; As the computation power of modern high performance architectures increases, their heterogeneity and complexity also become more important. One of the big challenges of exascale is to reach programming models that give access to high performance computing (HPC) to many scientists and not only to a few HPC specialists. One relevant solution to ease parallel programming for scientists is domain specific language (DSL). However, one problem to avoid with DSLs is to mutualize existing codes and libraries instead of implementing each solution from scratch. For example, this phenomenon occurs for stencil-based numerical simulations, for which a large number of languages has been proposed without code reuse between them. The Multi-Stencil Framework (MSF) presented in this paper combines a new DSL to component-based programming models to enhance code reuse and separation of concerns in the specific case of stencils. MSF can easily choose one parallelization technique or another, one optimization or another, as well as one back-end implementation or another. It is shown that MSF can reach same performances than a non component-based MPI implementation over 16,384 cores. Finally, the performance model of the framework for hybrid parallelization is validated by evaluations.

Published
2017
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7. Pre-exascale Architectures: OpenPOWER Performance and Usability Assessment for French Scientific Community

Author

Julien Derouillat, Philippe Parnaudeau, Juan Escobar, Guillaume Latu, Dominique Aubert, Dimitri Lecas, Vincent Moureau, Pierre-Francois Lavallee, Ghislain Lartigue, Gabriel Hautreux, Alfredo Buttari, Anthony Scemama, Yann Meurdesoif, Eric Boyer, Matthieu Haefele, Arnaud Beck, Joeffrey Legaux, Philippe Wautelet, Nicolas Renon, Julien Bigot, Pierre Kestener, Gabriel Staffelbach, G. Grasseau, Fausto Malvagi, Victor Cameo, Jean-Matthieu Etancelin, Remi Lacroix, Stephane Requena, Isabelle d'Ast, Emeric Brun, Centre Informatique National de l'Enseignement Supérieur (CINES), CINES, Algorithmes Parallèles et Optimisation (IRIT-APO), Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Hospitalier Universitaire de Reims (CHU Reims), Service d’Études des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées (SERMA), Département de Modélisation des Systèmes et Structures (DM2S), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Grand Equipement National de Calcul Intensif (GENCI), Laboratoire d'Informatique Fondamentale d'Orléans (LIFO), Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges, Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'aérologie (LAERO), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Interuniversitaire de Calcul de Toulouse (CICT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), Algorithms Adapted to Intensive Numerical Computing (ALADIN), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INRIA Rennes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Science des Matériaux et des Structures (SMS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Groupe Méthodes et outils de la chimie quantique (LCPQ) (GMO), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - 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Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Service des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées (SERMA), Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges-Université d'Orléans (UO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - 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Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Laboratoire Statistique et Génome, Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'aérologie (LA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Computer science, 010103 numerical & computational mathematics, computer.software_genre, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Porting, Resource (project management), 0103 physical sciences, benchmarks, 0101 mathematics, 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Multimedia, business.industry, programmability, OpenMP, technological watch, usability, OpenACC, Programming paradigm, [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], Software engineering, business, computer, System software, Efficient energy use, OpenPOWER assessment
Abstract

International audience; Exascale implies a major pre-requisite in terms of energy efficiency, as an improvement of an order of magnitude must be reached in order to stay within an acceptable envelope of 20 MW. To address this objective and to continue to sustain performance, HPC architectures have to become denser, embedding many-core processors (to several hundreds of computing cores) and/or become heterogeneous, that is, using graphic processors or FPGAs. These energy-saving constraints will also affect the underlying hardware architectures (e.g., memory and storage hierarchies, networks) as well as system software (runtime, resource managers, file systems, etc.) and programming models. While some of these architectures, such as hybrid machines, have existed for a number of years and occupy noticeable ranks in the TOP 500 list, they are still limited to a small number of scientific domains and, moreover, require significant porting effort. However, recent developments of new paradigms (especially around OpenMP and OpenACC) make these architectures much more accessible to programmers. In order to make the most of these breakthrough upcoming technologies, GENCI and its partners have set up a technology watch group and lead collaborations with vendors, relying on HPC experts and early adopted HPC solutions. The two main objectives are providing guidance and prepare the scientific communities to challenges of exascale architectures.

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2017
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8. Benefits of SMT and of Parallel Transpose Algorithm for the Large-Scale GYSELA Application

Author

Nicolas Bouzat, Guillaume Latu, Virginie Grandgirard, Julien Bigot, Judit Gimenez, Barcelona Supercomputing Center, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), TOkamaks and NUmerical Simulations (TONUS), Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Nancy - Grand Est, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), EC H2020 RIA, and European Project: 676629,H2020 Pilier Excellent Science,H2020-EINFRA-2015-1,EoCoE(2015)

Subjects
Scheme (programming language), Parallel algorithms, Computer science, 010103 numerical & computational mathematics, 02 engineering and technology, Parallel computing, Simultaneous multithreading, 01 natural sciences, Simultaneous multithreading (SMT), Reduction (complexity), Supercomputadors, [PHYS.PHYS.PHYS-PLASM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Plasma Physics [physics.plasm-ph], Factor (programming language), Transpose, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Code (cryptography), 0101 mathematics, Implementation, computer.programming_language, Processament en paral·lel (Ordinadors), Software architecture, Enginyeria electrònica [Àrees temàtiques de la UPC], [INFO.INFO-PF]Computer Science [cs]/Performance [cs.PF], x86, 020201 artificial intelligence & image processing, Core, computer, Algorithm, INTEL architectures
Abstract

This article describes how we manage to increase performance and to extend features of a large parallel application through the use of simultaneous multithreading (SMT) and by designing a robust parallel transpose algorithm. The semi-Lagrangian code Gysela typically performs large physics simulations using a few thousands of cores, between 1k cores up to 16k on x86-based clusters. However, simulations with finer resolutions and with kinetic electrons increase those needs by a huge factor, providing a good example of applications requiring Exascale machines. To improve Gysela compute times, we take advantage of efficient SMT implementations available on recent INTEL architectures. We also analyze the cost of a transposition communication scheme that involves a large number of cores in our case. Adaptation of the code for balance load whenever using both SMT and good deployment strategy led to a significant reduction that can be up to 38% of the execution times. This work was strongly supported by the Energy oriented Centre of Excellence (EoCoE), grant agreement number 676629, funded within the Horizon 2020 framework of the European Union. We gratefully acknowledge the POP project, that has also received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 676553. This work was possible due to the generous computational and software engineering supports from FZJ Juelich (Germany) and CCRT Bruyères- le-Châtel (France). The authors would also like to thank Chantal Passeron for assistance and for her precious help.

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2016
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9. A 5D gyrokinetic full-f global semi-lagrangian code for flux-driven ion turbulence simulations

Author

Xavier Garbet, Fabien Rozar, Eric Sonnendrücker, Guilhem Dif-Pradalier, Julien Bigot, D. Esteve, J. Abiteboul, David Zarzoso, Virginie Grandgirard, C. Ehrlacher, C. Norscini, Nicolas Crouseilles, Michel Mehrenberger, Antoine Strugarek, Guillaume Latu, T. Cartier-Michaud, Yanick Sarazin, Philippe Ghendrih, C. Passeron, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique ( IRFM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Max-Planck-Institut für Plasmaphysik [Garching] ( IPP ), Maison de la Simulation ( MDLS ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Recherche Mathématique Avancée ( IRMA ), Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université de Montréal, Physique des interactions ioniques et moléculaires ( PIIM ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), This work was supported by ANR grant GYPSI ANR-10-BLAN-941 and G8-Exascale action NuFUSE project. The simulations were performed not only with national HPC resources of CCRT, CINES and IDRIS under GENCI (Grand Equipement National de Calcul Intensif) allocations but also with Helios/IFERC machine dedicated to Fusion at Rokkasho in Japan and with RACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) Research infrastructure. This work, supported by the European Communities under the contract of Association between EURATOM and CEA, was carried out within the framework of the Eu-ropean Fusion Development Agreement. The views and opinions expressed herein do not necessarily reflect those of the European Commission. One of the author (D. Z.) is supported by the A*MIDEX project (no. 41 ANR-11-IDEX-0001-02) funded by the \Investissements d'Avenir' French Government program, managed by the French National Research Agency (ANR), ANR-10-BLAN-0941,GYPSI,Simulation GYrocinétique haute Performance Pour ITER ( 2010 ), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,Amidex,Amidex ( 2011 ), Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Max-Planck-Institut für Plasmaphysik [Garching] (IPP), Maison de la Simulation (MDLS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montréal (UdeM), Physique des interactions ioniques et moléculaires (PIIM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), ANR-10-BLAN-0941,GYPSI,Simulation GYrocinétique haute Performance Pour ITER(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-11-LABX-0020,LEBESGUE,Centre de Mathématiques Henri Lebesgue : fondements, interactions, applications et Formation(2011)

Subjects
Physics, Conservation law, Tokamak, Turbulence, [PHYS.MPHY]Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], General Physics and Astronomy, Flux, high-performance computing, Plasma, semi-lagrangian method, Supercomputer, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, law.invention, Ion, Computational physics, gyrokinetic global full-f flux-driven simulations, Hardware and Architecture, law, Physics::Plasma Physics, plasma turbulence, 0103 physical sciences, Code (cryptography), [ PHYS.MPHY ] Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], 010306 general physics
Abstract

International audience; This paper addresses non-linear gyrokinetic simulations of ion temperature gradient (ITG) turbulence in tokamak plasmas. The electrostatic Gysela code is one of the few international 5D gyrokinetic codes able to perform global, full-f and flux-driven simulations. Its has also the numerical originality of being based on a semi-Lagrangian (SL) method. This reference paper for the Gysela code presents a complete description of its multi-ion species version including: (i) numerical scheme, (ii) high level of parallelism up to 500k cores and (iii) conservation law properties.

Published
2016
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10. An approach to increase reliability of hpc simulation, application to the GYSELA5D Code

Author

Virginie Grandgirard, Guillaume Latu, T. Cartier-Michaud, Julien Bigot, C. Passeron, Fabien Rozar, Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), High-End Parallel Algorithms for Challenging Numerical Simulations (HiePACS), Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique (LaBRI), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Martin Campos Pinto and Frédérique Charles, ANR-10-G8EX-0003,ECS(2010), ANR-10-BLAN-0941,GYPSI,Simulation GYrocinétique haute Performance Pour ITER(2010), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), and Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest

Subjects
Traceability, Computer science, media_common.quotation_subject, computer.software_genre, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, Software, Return on investment, 0103 physical sciences, QA1-939, Quality (business), Simulation, Reliability (statistics), media_common, T57-57.97, Applied mathematics. Quantitative methods, Code review, business.industry, 05 social sciences, 050301 education, Software quality, Reliability engineering, Simulation software, [INFO.INFO-PF]Computer Science [cs]/Performance [cs.PF], [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], business, 0503 education, computer, Mathematics
Abstract

Reproducibility of results is a strong requirement in most fields of research for experimental results to be called science. For results obtained through simulation software using high performance computing (HPC) this translates as code quality requirements. While there are many works focusing on software quality, these typically do not take the specificities of HPC scientific simulation softwareinto account. This paper presents an approach to introduce quality procedures in HPC scientific simulation softwarewhile remaining the less invasive as possible so as to ease its adoption. The approach relies on quality procedures including human code review and automated testing and offers a dedicated procedure to help correct defects found this way. These procedures are integrated in a development work-flow designed to improve the traceability of defects. By implementing this approach for the development of the Gysela code, we show that it is indeed viable and that the return on investment is positive. We also identify multiple reusable elements developed for this experiment that should reduce the cost of adopting the approach for other codes as well as some aspects that can still be improved to ensure a widespread propagation of the approach in the community.

Published
2014
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11. An asynchronous writing method for restart files in the gysela code in prevision of exascale systems

Author

Virginie Grandgirard, Fabien Rozar, C. Passeron, Guillaume Latu, Julien Bigot, Olivier Thomine, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)

Subjects
T57-57.97, Applied mathematics. Quantitative methods, Theoretical computer science, [INFO.INFO-PL]Computer Science [cs]/Programming Languages [cs.PL], Computer science, Parallel computing, ACM: D.: Software/D.1: PROGRAMMING TECHNIQUES/D.1.3: Concurrent Programming/D.1.3.1: Parallel programming, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, Work (electrical), Asynchronous communication, ACM: J.: Computer Applications/J.2: PHYSICAL SCIENCES AND ENGINEERING/J.2.8: Physics, 0103 physical sciences, QA1-939, Code (cryptography), 010306 general physics, ACM: B.: Hardware/B.8: PERFORMANCE AND RELIABILITY/B.8.1: Reliability, Testing, and Fault-Tolerance, Mathematics
Abstract

The present work deals with an optimization procedure developed in the full-f global GYrokinetic SEmi-LAgrangian code (GYSELA). Optimizing the writing of the restart files is necessary to reduce the computing impact of crashes. These files require a very large memory space, and particularly so for very large mesh sizes. The limited bandwidth of the data pipe between the comput- ing nodes and the storage system induces a non-scalable part in the GYSELA code, which increases with the mesh size. Indeed the transfer time of RAM to data depends linearly on the files size. The necessity of non synchronized writing-in-file procedure is therefore crucial. A new GYSELA module has been developed. This asynchronous procedure allows the frequent writ- ing of the restart files, whilst preventing a severe slowing down due to the limited writing bandwidth. This method has been improved to generate a checksum control of the restart files, and automatically rerun the code in case of a crash for any cause.

Published
2012
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