Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

30
Simulation numérique Simulation numérique sur grappe et sur grappe et visualisation pour la visualisation pour la conception d’antennes conception d’antennes PFE ASR 2006 PFE ASR 2006 Binôme: Ahmed Amine Haoues Binôme: Ahmed Amine Haoues Nabil Gasri Nabil Gasri Encadrants: M. Christian Parrot Encadrants: M. Christian Parrot Mme. Mme. Christine Letrou Christine Letrou M. Daniel M. Daniel Millot Millot M. François M. François Meunier Meunier

description

Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes. PFE ASR 2006 Binôme: Ahmed Amine Haoues Nabil Gasri Encadrants: M. Christian Parrot Mme. Christine Letrou M. Daniel Millot - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

Page 1: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

Simulation numérique sur Simulation numérique sur grappe et visualisation pour grappe et visualisation pour

la conception d’antennesla conception d’antennesPFE ASR 2006PFE ASR 2006Binôme: Ahmed Amine HaouesBinôme: Ahmed Amine Haoues Nabil GasriNabil GasriEncadrants: M. Christian ParrotEncadrants: M. Christian Parrot Mme. Christine LetrouMme. Christine Letrou M. Daniel MillotM. Daniel Millot M. François MeunierM. François Meunier

Page 2: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 22

PlanPlan

IntroductionIntroduction Méthode de calculMéthode de calcul Dépendances inter modulesDépendances inter modules La solution parallèleLa solution parallèle Les optimisationsLes optimisations Les résultatsLes résultats Interface graphiqueInterface graphique

Page 3: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

IntroductionIntroduction

Objectif : calcul du champ rayonné par une Objectif : calcul du champ rayonné par une antenne à réflecteur.antenne à réflecteur.

Page 4: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 44

Méthodes de calculMéthodes de calcul

Méthode classique Méthode classique -utilise la méthode des moments.-utilise la méthode des moments. -complexité O(N-complexité O(N44).).

MFPO (Multilevel Fast Physical Optics)MFPO (Multilevel Fast Physical Optics)-Décomposition hiérarchique.-Décomposition hiérarchique.

-complexité O(N-complexité O(N2*2*log(N)).log(N)).

Page 5: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 55

Décomposition de la grande Décomposition de la grande surface en parcelles .surface en parcelles .

Intégration directe sur le dernier Intégration directe sur le dernier niveau.niveau.

Interpolation itérative sur les Interpolation itérative sur les autres niveaux.autres niveaux.

Méthodes de calculMéthodes de calcul

L=1 L=2

Algorithme MFPO

Page 6: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 66

Méthodes de calculMéthodes de calculInitialisation des paramètres

Calcul de l’intégrale du niveau NL

Interpolation niveau N-1

niveau 0 ?

Sélection des résultats

Enregistrement des résultats

E_C, Ucar

Non

OuiUcar

Phi, Thêta, E

ml2D.txt

Analyse du code séquentiel

Page 7: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 77

Dépendances inter-modules Dépendances inter-modules

Fast_integrAbram.f95 Mod_integr_abram.f95 Mod_fainteger_mldm.f95

Mod_acces_integrandmldm.f95

mod_cofig_obs.f95

mod_ant_refl.f95

sub_cornet.f95

mod_surface_md.f95

Sub_parabole.f95

points_integr_25462()& intger_abram() Ei()

Calc_integrand()

C_grid_rhatreperobs

Repere_obs

Lx, ly

Parabole()var

i_phiC, i_theC

Repere_surface

Page 8: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 88

Dépendances inter-modulesDépendances inter-modules

Architecture modulaire.Architecture modulaire.

plusieurs variables globales partagées.plusieurs variables globales partagées.

=> partie d’initialisation commune => partie d’initialisation commune

Page 9: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 99

Solution parallèle (1)Solution parallèle (1)

Modèle maître-esclavesModèle maître-esclaves Distribution dynamique des requêtesDistribution dynamique des requêtes Parallélisation totale de l’intégrationParallélisation totale de l’intégration Parallélisation partielle de l’interpolationParallélisation partielle de l’interpolation

Page 10: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1010

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

00 0 0-- -- -- --

Tableau des indices des tranches

-- -- -- --

Page 11: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1111

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

Initialisation Initialisation Initialisation Initialisation

Initialisation

0 0 0 0-- -- -- --

Tableau des indices des tranches

-- -- -- --

Page 12: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1212

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

-- -- -- -- 1 1 1 1

Tableau des indices des tranches

ip1 ip2 ip3 ip4

ip1ip2 ip3

ip4

Page 13: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1313

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

R1 -- R3 -- 1 1 1 1

Tableau des indices des tranches

ip1 ip2 ip3 ip4

Page 14: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1414

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

R1 -- R3 -- 0 1 0 1

Tableau des indices des tranches

ip1 ip2 ip3 ip4Ucar

ip1 ip3

R1 R1 R3 R3

Page 15: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1515

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

-- R2 -- R4 1 1 1 1

Tableau des indices des tranches

ip5 ip2 ip6 ip4Ucar

ip1 ip3

R1 R1 R3 R3

ip5 ip6

Page 16: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1616

Solution parallèle (2)Solution parallèle (2)

Maître

Esclave1 Esclave2 Esclave3 Esclave4

Tableau des états des esclavesTableau des résultats des esclaves

-- R2 -- R4 1 0 1 0

Tableau des indices des tranches

ip5 ip2 ip6 ip4Ucar

ip1 ip3

R1 R1 R3 R3

ip2 ip4

R2 R2 R4 R4

Page 17: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1717

Les optimisations (1)Les optimisations (1)

- Optimiser le volume de travail affecté aux Optimiser le volume de travail affecté aux esclavesesclaves

- Gagner en temps de communication: des Gagner en temps de communication: des envois de résultats moins volumineux et envois de résultats moins volumineux et moins nombreuxmoins nombreux

- Répartir la charge mémoire de Répartir la charge mémoire de l’interpolationl’interpolation

Paralléliser au mieux l’interpolation

Page 18: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1818

Les optimisations (1)Les optimisations (1)Paralléliser au mieux l’interpolation

Maître

Esclave1

ip1

Tranche

Tranche

R1(NL)

Maître

Esclave1

ip1

NL

NL-k

NL-log4(tranche)

R1(NL-log4(tranche))

NL

Cas1:

Interpolation séquentielle de NL niveaux

Cas2:

Interpolation séquentielle de NL-log4(tranche) niveaux

Interpolation parallèle de log4(tranche)

Page 19: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 1919

Les optimisations (1)Les optimisations (1)Paralléliser au mieux l’interpolation

Maître

Esclave1

ip1

Tranche

Tranche

R1(NL)

Maître

Esclave1

Intégration

Intégration

Interpolation

ip1

R1(NL-1)

Taille des messages de résultats:

PL(NL-1) < 4 x PL(NL)

Tranche

Tranche

Page 20: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2020

Les optimisations (1)Les optimisations (1)Paralléliser au mieux l’interpolation

Taille des tranchesTaille des tranches 11 6464 256256 10241024 40964096

Mémoire max utilisée par le Mémoire max utilisée par le processus maîtreprocessus maître

1.4Go1.4Go 660Mo660Mo 636Mo636Mo 606Mo606Mo 530Mo530Mo

Mémoire max utilisée par le Mémoire max utilisée par le processus esclaveprocessus esclave

315Mo315Mo 315Mo315Mo 317Mo317Mo 322Mo322Mo 340Mo340Mo

Instance: F_scale=8 , NL = 9

Page 21: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2121

Les optimisations (2)Les optimisations (2)Couvrir les communications avec du calcul

t

t

t

t

Solution séquentielle

Solution parallèle1

Solution parallèle2

Solution parallèle3

intégration Interpolation Communications

Interpolation à la volée

Interpolation part. parallélisée

Interpolation séquentielle

Maître

Maître

Maître

Maître

Esclave

Esclave

Esclave

Page 22: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2222

Les optimisations (2)Les optimisations (2)Couvrir les communications avec du calcul

L’interpolation à la volée:

- interpoler récursivement les niveaux associés au maître au fur et à mesure de la réception des résultats des esclaves

- Utiliser l’interpolation locale sur chaque groupe de 4 parcelles

- Affecter de nouvelles tranches aux esclaves dès la fin de la réception (avant l’interpolation locale)

Maître

Esclave1

R1(NL-n)

R1(NL-n)

ip2

Page 23: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2323

Les résultats (1)Les résultats (1)Le speed up

Page 24: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2424

Les résultats (2)Les résultats (2)La taille des tranches

Page 25: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2525

Les résultats (2)Les résultats (2)La taille des tranches

Résultat expériemental:

Taille optimale des tranches: 4NL-3

Page 26: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2626

Les résultats (3)Les résultats (3)Comparaison de l’interpolation à la volée (i.r.v)

et l’interpolation groupée(i.r.g)

i.r.v 11% plus rapide que i.r.g i.r.v de 16 à 25% plus de mémoire utilisée que i.r.g

Page 27: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2727

Interface graphiqueInterface graphique

GUI

visualisation

Saisie paramètres

Programme Principale

Génération

des courbes

Envoie des

paramètres

paramètres

ml2d.txt

Page 28: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2828

Interface graphiqueInterface graphique

Choix de la configuration de l’exécutionChoix de la configuration de l’exécution Suivie de l’avancement de la simulationSuivie de l’avancement de la simulation affichage des courbesaffichage des courbes Outil de développement : JAPI Outil de développement : JAPI www.japi.dewww.japi.de

GUI

Page 29: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 2929

Interface graphiqueInterface graphique

Génération des courbesGénération des courbes Outil de génération: SCILABOutil de génération: SCILAB Lancement automatique du script SCILAB Lancement automatique du script SCILAB

qui crée les courbes et les sauvegarde.qui crée les courbes et les sauvegarde.

Couplage simulation visualisation

Page 30: Simulation numérique sur grappe et visualisation pour la conception d’antennes

09/02/200609/02/2006 PFE ASR Haoues - GasriPFE ASR Haoues - Gasri 3030

ConclusionConclusion