Contributions à la parallélisation de méthodes de type transport Monte-Carlo

Contributions to the parallelization of Monte Carlo transport methods

• Auteur / Autrice : Thomas Gonçalves
• Direction : Jean-François Méhaut, Frédéric Desprez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 28/09/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble, Isère, France ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : William Jalby
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Pérache
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Manneback, François Pellegrini
• DOI : 10.70675/7f304644z8b99z439fzbdb4z92035e7ec9de

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthode de Monte-Carlo

Répartition de charge (informatique)

Mots clés libres

Parallèle

Équilibrage de charge

Monte-Carlo

Parallel

Load balancing

Monte-Carlo

Résumé

Les applications de transport de particules Monte-Carlo consistent à étudier le comportement de particules se déplaçant dans un domaine de simulation. La répartition des particules sur le domaine de simulation n'est pas uniforme et évolue dynamiquement au cours de la simulation. La parallélisation de ce type d'applications sur des architectures massivement parallèles amène à résoudre une problématique complexe de répartition de charges de calculs et de données sur un grand nombre de cœurs de calcul.Nous avons d'abord identifié les difficultés de parallélisation des applications de transport de particules Monte-Carlo à l'aide d'analyses théoriques et expérimentales des méthodes de parallélisation de référence. Une approche semi-dynamique reposant sur des techniques de partitionnement a ensuite été proposée. Enfin, nous avons défini une approche dynamique capable de redistribuer les charges de calcul et les données tout en maintenant un faible volume de communication. L'approche dynamique a obtenu des accélérations en extensibilité forte et une forte réduction de la consommation mémoire par rapport à une méthode de réplication de domaine parfaitement équilibrée.

Monte Carlo particle transport applications consist in studying the behaviour of particles moving about a simulation domain. Particles distribution among simulation domains is not uniform and change dynamically during simulation. The parallelization of this kind of applications on massively parallel architectures leads to solve a complex issue of workloads and data balancing among numerous compute cores.We started by identifying parallelization pitfalls of Monte Carlo particle transport applications using theoretical and experimental analysis of reference parallelization methods. A semi-dynamic based on partitioning techniques has been proposed then. Finally, we defined a dynamic approach able to redistribute workloads and data keeping a low communication volume. The dynamic approach obtains speedups using strong scaling and a memory footprint reduction compared to the perfectly balanced domain replication method.