A new parallelization scheme for the Hermite interpolation based gyroaverage operator

Nicolas Bouzat 1, 2 Fabien Rozar 2, 3 Guillaume Latu 3 Jean Roman 4, 2
1 TONUS - TOkamaks and NUmerical Simulations
IRMA - Institut de Recherche Mathématique Avancée, Inria Nancy - Grand Est
2 HiePACS - High-End Parallel Algorithms for Challenging Numerical Simulations
LaBRI - Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique, Inria Bordeaux - Sud-Ouest
Résumé : L’opérateur de gyromoyenne est un composant central du modèle gyrocinétique qui permet de modéliser certaines turbulences du plasma au coeur d’un tokamak. Dans un code gyrocinétique, l’opérateur de gyromoyenne doit, d’une part être suffisamment précis et d’autre part, conserver un coût de calcul faible. En effet, cet opérateur est appliqué plusieurs fois par pas de temps sur la fonction de distribution 5D des centres guides, qui est l’inconnue principale, ainsi que sur plusieurs champs 3D. L’implémentation actuelle dans le code Gysela a récemment été améliorée, [11], conduisant à une meilleure précision de l’opérateur grâce à l’interpolation d’Hermite. Dans cet article, nous présentons un nouveau schéma de parallélisation de cet opérateur de gyromoyenne. Celui-ci permet d’éviter de coûteuses transpositions de l’ensemble de la fonction 5D en utilisant des zones fantômes. La quantité de calcul reste la même, mais le volume de données échangé est grandement réduit. L’algorithme d’application de la gyromoyenne sur l’ensemble de la fonction 5D est également amélioré en entrelaçant calculs et communications afin de réduire encore les coûts de communication et d’améliorer l’efficacité de la parallélisation par thread. Le temps d’exécution de ce nouvel algorithme est ainsi réduit de moitié par rapport à la version précédente. Une stratégie de recouvrement calcul/communication est mise en œuvre et permet à nouveau d’améliorer les performances. Les algorithmes introduits sont détaillés et les performances obtenues sont analysées et expliquées sur un cas de calcul dimensionnant.
Type de document :
Rapport
[Research Report] RR-9054, Inria. 2017, pp.22
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Contributeur : Nicolas Bouzat <>
Soumis le : mercredi 5 avril 2017 - 16:11:28
Dernière modification le : mercredi 14 mars 2018 - 16:38:50
Document(s) archivé(s) le : jeudi 6 juillet 2017 - 13:44:39

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Nicolas Bouzat, Fabien Rozar, Guillaume Latu, Jean Roman. A new parallelization scheme for the Hermite interpolation based gyroaverage operator. [Research Report] RR-9054, Inria. 2017, pp.22. 〈hal-01502513〉

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