Journées passées > Journée MUMPS 30/03/2017

SAMTECH_rouet_1.pngJournée du 30 mars 2017 - Utilisation de la bibliothèque MUMPS

MUMPS est un logiciel gratuit (licence Cecill-C) co-developpé par INP Toulouse, CERFACS, Inria, ENS de Lyon, Université de Bordeaux, CNRS, dédié à la résolution de systèmes linéaires creux de grande taille pour les calculateurs multiprocesseurs haute performance.

Il est unique par la richesse de ses fonctionnalités et sa robustesse numérique et s'adapte à différentes architectures grâce à une approche distribuée et asynchrone du parallélisme.

Il est devenu au fil des années un outil de référence en simulation numérique pour la résolution de grands systèmes d'équations. Il est utilisé dans de nombreuses applications scientifiques et industrielles, telles que la mécanique des structures, la mécanique des fluides, la géophysique, les simulations électriques, ou encore la biochimie, l'astrophysique, etc. et compte des milliers d'utilisateurs dans le monde entier.

MUMPS est notamment utilisé dans des codes de calcul comme Samcef de Siemens, Actran de Free Field Technologies, Code Aster de EDF, PAM-Crash de ESI-Group, Flux et OptiStruct d'ALTAIR, COMSOL MultiPhysics de COMSOL, IPOPT, Petsc, Trilinos, etc.

Il est également disponible dans des paquets de distributions Linux, comme Debian. En 2014, afin de financer une partie de la recherche et du développement nécessaires à l'évoution et à la pérennisation du logiciel, un consortium d'utilisateurs a été créé par INP Toulouse, CERFACS, Inria, ENS de Lyon et Université de Bordeaux, dont la gestion a été confiée à Inria (Grenoble-Rhône Alpes).

Comité d'organisation : J.-Y. L'EXCELLENT, H. GILQUIN, C. CALUGARU, S. BARENDSON


PROGRAMME :

09h30 - 10h00 Accueil / Café

10h00 - 11h00 "Équipe MUMPS" (intervenants: Jean-Yves L'EXCELLENT & Marie DURAND) :  

L'outil MUMPS: résolution de systèmes linéaires creux par méthode directe

Resumé : L'outil MUMPS (MUltifrontal Massively Parallel Solver) est une bibliothèque logicielle permettant de résoudre des sytèmes linéaires creux du type A X = B, où A est une matrice creuse, basée sur la décomposition A = LU, ou LDL^T, selon les propriétés de la matrice. Cette bibliothèque utilise MPI et OpenMP pour le parallélisme et peut être appelée dans des codes d'éléments finis ou de différences finies via une interface C ou Fortran. Une des originalités de l'approche est de ne pas avoir sacrifié la qualité numérique pour la performance et le parallélisme (pivotage partiel) et d'avoir un grand nombre de fonctionnalités numériques, développées en collaboration avec des applicatifs au cours des années. Dans cette présentation, nous évoquerons les principales fonctionnalités du logiciel, son historique et certains travaux en cours pour améliorer la consommation mémoire ou le temps de calcul. En particulier, les approches à base de représentation de rang faible de certaines sous-matrices qui apparaissent au cours des calculs permettent de réduire la complexité des méthodes directes pour les applications issues d'équations aux dérivées partielle, avec une précision contrôlée. Nous évoquerons aussi le consortium MUMPS, la toute dernière version (5.1.1), et les prochaines journées des utilisateurs.

11h00 - 12h00 Paul VIGNEAUX (MCF, UMPA-ENS Lyon) :

Simulations de fluides viscoplastiques avec MUMPS

Resumé : Nous considérons un écoulement dans un domaine en croix (expansion-contraction) pour étudier les configurations de [Chevalier et al. Europhys. Lett. 102, 48002 (2013)] et [Luu et al. Phys. Rev. E 91, 013013 (2015)]. Sur maillages cartésiens, nous implémentons des méthodes de type Lagrangien Augmenté pour résoudre l'équation de Stokes-Bingham classique en 2D. Grâce à MUMPS, nous réalisons des simulations jusqu'à près de 8 millions de mailles permettant, au delà de reproduire les résultats des deux articles susnommés, de donner un nouvelle vision des zones de transition fluide/solide. Il s'agit d'un travail en collaboration avec Arthur Marly (UMPA, ENS de Lyon). 

12h00 - 12h30  Loïs TAULELLE (PSMN-ENS Lyon

Présentation du PSMN & Visite de la salle informatique mutualisée 

12h30 - 14h00 Pause déjeuner / Café

14h00 - 15h00 Gilles MOREAU (doctorant LIP-ENS Lyon, financé par consortium MUMPS et LabEx MILYON)

Avancées récentes et prochains défis de la phase de résolution pour les solveurs directs creux

Resumé : Le coût de la phase de résolution des solveurs directs creux (résolutions triangulaires du type L (U X) = B, où A = L U) peut s'avérer critique dans certaines applications (par exemple de géophysique ou d'électromagnétisme). Il peut même devenir plus important que le coût de la factorisation pour des applications possédant plusieurs milliers de seconds membres. Nous évaluerons dans cette présentation ses caractéristiques en terme de parallélisme, présenterons de nouveaux algorithmes réduisant son coût (notamment dans le cas où B est creux) et discuterons de perspectives, en mettant au cœur des réflexions les problématiques liées à la phase de résolution.

15h00 - 16h00 Adrien MORISON (doctorant LGLTPE-ENS Lyon)

Stokes flow solver with semi-permeable boundary conditions

Resumé : There are numerous cases of planetary bodies where a material forms a solid layer in contact with a large amount of its melt. Examples of this setup are the Earth's solid inner core in contact with the liquid outer core, as well as Europa's icy crust in contact with an internal ocean. Matter is then able to cross the boundary between the solid and the liquid layers by melting and cristallizing. We use MUMPS to solve the Stokes flow in the solid layer, using semi-permeable boundary conditions to parametrize the presence of liquid layers below and/or above the solid one.

16h00 - 17h00 Discussions / Table Ronde

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