Resolution of tridimensional instationary Maxwell's equations on massively multicore architecture

Résolution des équations de Maxwell tridimensionnelles instationnaires sur architecture massivement multicoeur

Thomas Strub (1)

1 IRMA - Institut de Recherche Mathématique Avancée

This thesis is part of a dual innovation project funded by RAPID DGA/DS/MRIS and called GREAT involving Axessim company, ONERA, INRIA, IRMA and the CEA. This project aims at the establishment of an industrial solution of electromagnetic simulation based on a method Discontinuous Galerkin (DG) on parallel hexahedral mesh. First, we establish a numerical scheme adapted to a conservation law system. We can apply this approach to the Maxwell equations but also to any hyperbolic system. In a second step, we set up a two-level parallelization of this scheme. On the one hand, the calculations are parallelized on graphics card using the OpenCL library. On the other hand, multiple graphics cards can be used, each driven by a MPI process. In addition, MPI communications and OpenCL computations are launched asynchronously in order to obtain a strong acceleration.

Cette thèse s'inscrit dans un projet d'innovation duale RAPID financé par DGA/DS/MRIS et appelé GREAT faisant intervenir la société Axessim, l'ONERA, INRIA, l'IRMA et le CEA. Ce projet a pour but la mise en place d'une solution industrielle de simulation électromagnétique basée sur une méthode Galerkin Discontinue (GD) parallèle sur maillage hexaédrique. Dans un premier temps, nous établissons un schéma numérique adapté à un système de loi de conservation. Nous pouvons ainsi appliquer cette approche aux équations de Maxwell, mais également à tout système hyperbolique. Dans un second temps, nous mettons en place une parallélisation à deux niveaux de ce schéma. D'une part, les calculs sont parallélisés sur carte graphique au moyen de la bibliothèque OpenCL. D'autre part, plusieurs cartes graphiques peuvent être utilisées, chacune étant pilotée par un processus MPI. De plus, les communications MPI et les calculs OpenCL sont asynchronisés permettant d'obtenir une forte accélération.

Mots clés: OpenCL; Maxwell equations; Discontinuous Galerkin; MPI; Parallelization

Mots clés: Galerkin Discontinue; Équations de Maxwell; Parallélisation

Domaines: Analyse numérique [math.NA]; Langage de programmation [cs.PL]

Thomas Strub. Résolution des équations de Maxwell tridimensionnelles instationnaires sur architecture massivement multicoeur. Analyse numérique [math.NA]. Université de Strasbourg, 2015. Français. ⟨NNT : 2015STRAD050⟩. ⟨tel-01651258⟩