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Rapport de Stage « Étude pour l'accélération du code de calcul parallèle elsA à l'aide de   processeurs graphiques (GPU). » Université Pierre et Marie Curie Paris VI Master de Mathématiques et Applications Spécialité : Mathématiques de la Modélisation Parcours: Mathématiques & Informatique Année 2008/2009 Florent Dahm 1
  • texture cudabindtexturetoarray
  • lecture de la texture
  •  l'appel
  • simulation   pour   des   secteurs
  • phase   du   travail
  • exécution   de   threads
  •  comparaison des puissances de calcul des cpu et des gpu ¶
  •  grille  
  • systèmes  
  • cadre du stage

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Rapport de Stage
« Étude pour l’accélération du code de calcul parallèle elsA à l’aide de 
processeurs graphiques (GPU). »
Université Pierre et Marie Curie
Paris VI
Master de Mathématiques et Applications
Spécialité : Mathématiques de la Modélisation
Parcours: Mathématiques & Informatique
Année 2008/2009
Florent Dahm
1Table des matières
I. Cadre du stage.................................................................................................................................................. ..........3
1. L'entreprise...................................................................................................................................... .....................3
2. Contexte du stage...................................................................................................................... ...........................4
3. Mission et déroulement......................................................................................................................... ...............4
II. Nvidia Cuda et le GPU T10..................................................................................................................................... .5
1. Architecture.................................................................................................................................. ........................5
a) Modèle d'organisation des threads................................................................................................... ...............6
b) Organisation hiérarchique de la mémoire............................................................................................ ...........7
2. Modèle de programmation..................................................................................................................... ..............9
a) Kernels et threads.............................................................................................................................. ..............9
b) Utilisation de la mémoire.................................................................................................................. ............10
c) Compilation, exécution et performance................................................................................... .....................11
3. Premiers essais.................................................................................................................................................... 13
III. Analyse du code elsA.......................................................................................................................... ..................14
1. Présentation du code............................................................................................................................... ............14
a) Historique ............................14
b) Architecture générale.............................................................................................................. ......................15
c) Cas tests utilisés......................................................................................................................................... ....15
2. Profiling ............................................................................................................................................ .................17
3. Analyse du profiling et sélection des noyaux à porter.............................................................................. .........20
IV. Portage sur GPU des routines et résultats......................................................................................... ....................21
1. Calcul de distance................................................................................................................................. ..............21
a) Schéma algorithmique......................................................................................................................... ..........21
b) Validation du calcul et premiers résultats........................................................................................... ..........22
c) Optimisation et relevé de performance.......................................................................................... ...............23
2. Calcul de flux.................................................................................................................................... .................25
a) Schéma algorithmique................................................................................................................................ ...25
b) Vérifications des calculs et premières mesures.................................................................................. ..........25
c) Améliorations et analyse des performances.............................................................................................. ....26
V. Conclusion.......................................................................................................................................... ....................29
 ANNEXE A: Rapport d'installation............................................................................. ..30
 ANNEXE B: Modifications apportées au code elsA....................................................32
 BIBLIOGRAPHIE...................................................................................... ...................33
2I. Cadre du stage
1. L'entreprise
J'ai été accueilli du 9 mars au10 juillet 2009 au sein de département « Systèmes Haute Performance » de CS, sous la 
tutelle de François Roudot.
CS, Communication & Systèmes, est une SSII qui travaille essentiellement sur des projets sensibles et complexes.
CS s'appuie sur ses centres d'excellence technologique pour répondre aux enjeux de ses clients : Simulation et réalité 
virtuelle,   systèmes   embarqués,   sécurité   des   systèmes   d'information,   sûreté   et   continuité   de   fonctionnement,   systèmes 
d'information techniques (PLM, GED, SIG…), qualification logicielle, logiciels libres, génie logiciel et système... 
Ces centres d'excellence technologique permettent à CS d'apporter à ses clients des systèmes clés en main innovants 
et d'assurer la performance et la pérennité des systèmes et des infrastructures critiques.
Intégrateur de solutions clés en main, CS poursuit activement le développement de produits matures à forte valeur 
ajoutée, pouvant facilement s'intégrer dans des solutions complètes. 
Illustration 1: Chiffres clés CS
La simulation fait partie des technologies clé éminemment transverses. Aussi, CS développe des programmes de 
simulation   pour   des   secteurs   très   variés   comme   l’aéronautique,   le   spatial,   l’énergie,   la   défense,   l’automobile,   la 
météorologie, la gestion des risques liés aux catastrophes naturelles, terroristes, …
Dans ce contexte, le calcul haute performance a pour but la résolution de problèmes industriels colossaux en 
s'appuyant   sur   des   technologies   de   plus   en   plus   avancées,   tant   du   point   de   vue   théoriques   avec   des   modélisations 
mathématiques fines, que de celui des moyens informatiques mis en œuvre, impliquant des clusters de calculs comportant 
des

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