Indexation 64 bits pour l'assemblage de systèmes linéaires de très grande taille dans Alien

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Depuis les concepts scientifiques en recherche fondamentale jusqu’aux solutions technologiques en recherche appliquée, l’innovation est au cœur de son action, articulée autour de quatre orientations stratégiques : climat, environnement et économie circulaire ; énergies renouvelables ; mobilité durable ; hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur l’apport de solutions aux défis sociétaux et industriels de l’énergie et du climat, au service de la transition écologique. Partie intégrante d’IFPEN, IFP School, son école d’ingénieurs, prépare les générations futures à relever ces défis.

Indexation 64 bits pour l’assemblage de systèmes linéaires de très grande taille dans Alien

Avec l’avènement des nouveaux supercalculateurs, comme le futur supercalculateur européen Alice Recoque, les simulations numériques vont entrer dans l’ère de l’exaflopique. Les logiciels de calcul, comme ceux développés à IFPEN, vont alors pouvoir simuler des configurations de l’ordre du milliard d’éléments, soit plusieurs dizaines voire centaines de milliards de degrés de liberté à résoudre.

Dans le domaine de la simulation du sous-sol, nos codes de calcul se basent sur la plateforme Arcane, véritable framework pour le développement des codes de calcul scientifique à Hautes Performances (HPC), codéveloppée au CEA-DAM et à IFPEN. Les logiciels de simulation que nous développons sur ce framework utilisent des formulations implicites et ont donc besoin de résoudre des systèmes linéaires pour le calcul de leurs itérations. Véritable clé de voute de ces solveurs, la bibliothèque Alien, intégrée au framework Arcane, permet d’offrir une unique API pour piloter différents solveurs linéaires.

La résolution de systèmes linéaires, qui représente une grande partie de la complexité algorithmique et du coût de calcul de nos logiciels, doit impérativement être capable de fonctionner sur des systèmes linéaires de très grande taille produits par les simulations à ces nouvelles échelles exascales.

Objectif

L’objectif du stage est d’étudier et de réaliser l’évolution d’Alien vers une indexation 64 bits. Il conviendra donc :

de prendre en main l’architecture d’Alien et les mécanismes d’indexation actuellement utilisés ;
d’identifier les composants nécessitant une adaptation et de proposer une stratégie de migration ;
d’implémenter et de tester les évolutions dans les structures de données et interfaces concernées ;
de vérifier la compatibilité avec les solveurs linéaires et l’écosystème Arcane ;
de réaliser des tests de validation et des benchmarks afin d’évaluer l’impact de cette évolution sur les performances et la consommation mémoire.