Contributions to the co-design of irregular kernels on manycore architectures : case of the anisotropic multi-scale mesh adaptation involved in computational fluid dynamics.
Contributions au co-design de noyaux irréguliers sur architectures manycore : cas du remaillage anisotrope multi-échelle en mécanique des fluides numérique.
Résumé
Large-scale 3D numerical simulations of complex flows, such as turbulent ones, often imply a huge computation time for an acceptable accuracy level in an industrial context. To reduce this time, one may iteratively adapt the discretization of the domain (or mesh) to the error of the solution in order to reduce the required number of points, and resort to parallelism to absorb the involved workload. However it is not trivial to adapt this kind of algorithms to take advantage of recent parallel architectures capabilities. Here, we aim to provide anisotropic surface mesh adaptation kernels that are suitable for machines with underclocked manycore processors and/or asymmetric memory latency. In fact, the difficulty is to expose a strong locality (static and minimal impacted vicinity, no dynamic interleaving of operations, no local embedding of the surface) to maximize cores' performance, while remaining as efficient as the state-of-the-art (fast error and mesh quality convergence, minimum surface deformation). The undertaken work is at the interface between parallel processing and applied maths.
La simulation numérique 3D à grande échelle d’écoulements complexes, tels que les turbulences en aéronautique, impliquent un temps de calcul conséquent pour une précision industrielle. Pour réduire ce temps, on peut adapter itérativement la discrétisation du domaine (ou maillage) à l’erreur de la solution afin de réduire le nombre de points requis, et recourir au parallélisme pour absorber la charge de calcul. Néanmoins il n’est pas trivial d'adapter ce type d’algorithmes pour tirer profit des spécificités des calculateurs récents. Ici, nous visons à fournir des noyaux pour l’adaptation anisotrope de maillages surfaciques qui soient adaptés aux machines à processeurs manycore faiblement cadencés et/ou à latence mémoire asymétrique. La difficulté est d'exposer une localité forte (voisinage impacté statique et minimal, pas d'entrelacement dynamique d'opérations, pas de plongement local de la surface) pour maximiser le rendement des cores, tout en restant efficace (convergence rapide en erreur et qualité de mailles, déformation minimale de la surface) pour s’aligner avec l’état de l’art. Les travaux entrepris sont à l'interface entre informatique et mathématiques appliquées.
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