M1 Calcul Haute Performance, Simulation

Capacité d'accueil

35
Langue(s) d'enseignement

Français
Régime(s) d'inscription

Formation initiale

Présentation

Objectifs pédagogiques de la formation

L'objet est de former des experts/spécialistes dans le domaine du Calcul Haute Performance et de la Simulation. Ce domaine est depuis quelques années en très forte évolution et est devenu une technologie clé tant au niveau recherche (et ce dans des domaines très variés allant de la médecine à la mécanique en passant par l'économie, la climatologie et l'intelligence artificielle) qu'au niveau industriel (développement de nouveaux produits et de nouveaux services). La mention CHPS propose un master à finalité professionnelle et de recherche qui vise à former des cadres scientifiques de haut niveau à même de maîtriser deux évolutions technologiques majeures : l'utilisation de l'informatique haute performance et la simulation numérique. Deux parcours sont proposés : Informatique Haute Performance et Simulation et Modélisation et Simulation pour le Calcul Haute Performance pour prendre en compte la nature pluridisciplinaire de la mention qui permet aux futurs diplômés d’acquérir une maîtrise des techniques de programmation de l’informatique haute performance, une maîtrise des techniques de modélisation/simulation, une expertise en parallélisme (matériel, logiciel, numérique) et en calcul distribué.

Lieu(x) d'enseignement

GUYANCOURT

Pré-requis, profil d’entrée permettant d'intégrer la formation

Ce master s’adresse aux étudiants titulaires d’un diplôme équivalent à une licence d’Informatique, une licence de Mathématiques ou une licence de Physique.

Compétences

Exploiter efficacement des architectures haute performance pour la simulation numérique.
Appliquer les outils mathématiques et informatiques dans l'objectif de simuler des phénomènes physiques.
Concevoir des logiciels pour la simulation haute performance.
Évaluer les performances des logiciels HPC avec les métriques clés de manière à les optimiser et les paralléliser.
Découvrir les enjeux de la simulation à grande échelle et les processus métier du domaine.
Analyser des algorithmes parallèles et distribués dans le cadre du traitement des problèmes massifs.

Profil de sortie des étudiants ayant suivi la formation

Une des caractéristiques majeures de la mention Calcul Haute Performance, Simulation (CHPS) est de donner aux futurs diplômés une culture pluridisciplinaire leur permettant d’interagir avec des experts dans le domaine de la simulation numérique dans des spécialités différentes. Elle vise à former des cadres scientifiques de haut niveau à même de maîtriser deux évolutions technologiques majeures : les utilisations du parallélisme et du HPC dans les secteurs industriels et recherche.

Débouchés de la formation

Principaux débouchés
Secteur Académique: Chercheur, enseignant-chercheur ou ingénieur de recherche apte à proposer de nouveaux composants matériels et logiciels ou développer de nouvelles techniques pour le calcul haute performance.

Secteur Industriel: Cadre/ingénieur numéricien, statisticien ou informaticien expert dans l’ensemble de la chaine de l’informatique pour le calcul haute performance et de la simulation.

Collaboration(s)

Laboratoire(s) partenaire(s) de la formation

Laboratoire d’informatique Parallélisme Réseaux Algorithmes Distribués
Centre Borelli
Maison de la Simulation - DRF.

Programme

Le semestre 1 introduit les bases théoriques et pratiques du domaine du Calcul Haute Performance et de la Simulation numérique.

Matières	ECTS	Cours	TD	Projet
Anglais Technique 1	3		27
Anglais Technique 1 Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Technical English 1 ECTS : 3 Détail du volume horaire : Travaux dirigés : 27 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : CEREL UVSQ Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Maîtrise de l'anglais dans un contexte scientifique et technique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Architecture Parallèle	4	15	30
Architecture Parallèle Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Jalby William Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Assurer une bonne connaissance des architectures parallèles (organisation, fonctionnement) et de leurs composants clés. - Taxonomie des architectures parallèles - Architectures SIMD/vectorielle - Architectures mémoire partagée/ mémoire distribuée - Réseaux d'interconnexion - Cohérence des caches - OS et runtime pour machines parallèles. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Bases de Génie Logiciel	2	15
Bases de Génie Logiciel Langues d’enseignement : FR ECTS : 2 Détail du volume horaire : Cours : 15 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Dufaud Thomas Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser les bases des outils informatiques permettant la gestion de versions des sources ainsi que de la portabilité d'une application. - Gestion de version - Système de gestion de version décentralisé - Automatisation des processus de construction logicielle. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Calcul numérique	4	15	30
Calcul numérique Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Boulmezaoud Tahar Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser les bases du calcul numérique en abordant en détail les problèmes de mise en œuvre informatique - Précision numérique (représentation des nombres, calculs d'erreurs) - Opérations matricielles en algèbre creuse - Méthodes directes pour la résolution de systèmes linéaires - Méthodes itératives pour la résolution de systèmes linéaires - Calcul de valeur propre - Interpolation et approximation polynomiale - Intégration numérique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Outils de base du HPC	4	15	30
Outils de base du HPC Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Robbiano Luc Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser les outils et techniques de base en mathématiques et en informatique, nécessaires à la formation au calcul haute performance. - Informatique : Maîtrise du langage C (Structures de contrôle, Structures de données, Gestion de la mémoire, Syntaxe) Utilisation de base d'un ordinateur et du système d'exploitation associé (UNIX : généralité, Makefile, compilation…) - Mathématiques : Rappels d'analyse (série, intégrale) Rappels d'algèbre linéaire (opérations matricielles, décomposition en valeurs propres). Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Programmation Objet pour le calcul scientifique	5	15	30
Programmation Objet pour le calcul scientifique Langues d’enseignement : FR ECTS : 5 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Desroziers Sylvain Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser la programmation objet et savoir l'appliquer au calcul intensif. Le langage de référence sera C++ - Notions de types abstraits - Principes de la programmation objet (objets, classes etc …) - Relations, héritage, classes abstraites - Types abstraits, polymorphisme - Présentation/étude de C++ - Comparaison de C++ et de Java - Introduction aux principales bibliothèques de calcul scientifique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Projet de Programmation Numérique	4	4		45
Projet de Programmation Numérique Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 4 Projet : 45 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : de Oliveira Castro Pablo Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Mettre en pratique les principales notions acquises au premier semestre notamment en cours de calcul numérique et Techniques de modélisation, et réaliser un projet en équipe. Les étudiants travaillent en groupe d'effectif réduit. L'objectif est d'implémenter un ou plusieurs algorithmes mis en œuvre pour la modélisation d'un phénomène (reconnaissance de visage, recherche du plus court chemin, écoulement d'un fluide, etc.…). Une importance particulière sera donnée à l'étude théorique et pratique de la complexité des algorithmes implémentés ainsi qu'à la compréhension du phénomène modélisé. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Techniques de Modélisation	4	12	18
Techniques de Modélisation Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 18 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Hafid Fikri Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Comprendre les techniques des principales méthodes de modélisation - Principe de la modélisation : Physique, Mathématiques, Informatique - Méthodes de discrétisation : Différences finies, Éléments finis, Volumes finis, Méthodes spectrales. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES

Le semestre 2 développe des notions plus avancées visant la maîtrise des techniques de programmation de l'informatique haute performance et l'acquisition d'une expertise en parallélisme et en calcul distribué.

Matières	ECTS	Cours	TD	Projet
Algorithmique et Programmation Distribuée	4	15	30
Algorithmique et Programmation Distribuée Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Manoussakis Oreste Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Présentation des problèmes fondamentaux en algorithmique distribuée et de leurs solutions. - Paradigmes de l'informatique distribuée. Modèles. Ordre causal - Exclusion Mutuelle, Election, Structuration, Routage - Tolérance aux pannes dans les systèmes distribués - Solutions adaptatives, outils et techniques - Algorithmique distribuée probabiliste. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Algorithmique et Programmation Parallèle	4	15	30
Algorithmique et Programmation Parallèle Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Perache Marc Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser la programmation d'une architecture parallèle et les techniques classiques de parallélisation d'algorithmes numériques. - Du calcul séquentiel au calcul parallèle / distribué à grande échelle - Principaux noyaux d'applications (Benchmarks de base) - Principaux modèles de programmation et d'exécution (calcul vectoriel, calcul data-parallèle, calcul parallèle à gros grain) - Principaux langages / librairies (MPI/OpenMP, pthread) - Introduction aux principales bibliothèques du calcul scientifique parallèle. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Anglais Technique 2	4		27
Anglais Technique 2 Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Technical English 2 ECTS : 4 Détail du volume horaire : Travaux dirigés : 27 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : CEREL UVSQ Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Maîtrise de l'anglais dans un contexte scientifique et technique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Architecture Interne des Systèmes d'exploitation	4	15	30
Architecture Interne des Systèmes d'exploitation Langues d’enseignement : FR ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 30 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Besnard Jean-Baptiste Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser les principaux mécanismes internes des systèmes d'exploitation et leur application au calcul haute performance - Ordonnancement parallèle et temps réel - Processus, Threads, concurrence et synchronisation - Organisation de la mémoire - Systèmes de fichier et Entrées/Sorties - Virtualisation. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Optimisation et Recherche Opérationnelle	3	12	18
Optimisation et Recherche Opérationnelle Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 18 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Sohier Devan Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Acquisition de méthodes fondamentales en optimisation et notamment en recherche opérationnelle. - Graphes et optimisation - Programmation linéaire (simplexe, dual) - Programmation linéaire en nombre entiers (modélisation, approximation heuristiques, branch and bound) - Processus de décision de Markov : modélisation et algorithmes de résolution - Recherche opérationnelle en-ligne : modélisation et algorithmes de résolution - Introduction aux méthodes méta-heuristiques. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Projet de Programmation sur machine parallèle	5	4		45
Projet de Programmation sur machine parallèle Langues d’enseignement : FR ECTS : 5 Détail du volume horaire : Cours : 4 Projet : 45 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Dufaud Thomas Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Mettre en œuvre les connaissances acquises dans le domaine du parallélisme Les étudiants travaillent en groupe d'effectif réduit. L'objectif est de : - Proposer une parallélisation des algorithmes numériques étudiés au semestre 1. - Programmer sur une machine parallèle. - Étudier les performances. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Techniques d'optimisation de la parallélisation	3	15	15
Techniques d'optimisation de la parallélisation Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 15 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Jaeger Julien Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser les principaux problèmes (pertes de performance) liés à la parallélisation : savoir les identifier et y remédier - Modèles simples d'architecture parallèle - Méthodologie de mesures de performances : profilage, Astex - Principaux goulots d'étranglement, overhead de communication, overhead de synchronisation, équilibrage de charge, saturation réseaux : analyse quantitative et qualitative - Outils de debugging parallèle; DDT, Marmot, Thread Checker - Utilisation de flags de compilation, de pragmas, CAPS Explorer - Utilisation d'outils d'analyse de performance : Tau, Kojak, Vampir, PTU. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES
Visualisation scientifique	3	12	18
Visualisation scientifique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 18 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Objectifs : Maîtriser les principales techniques de représentation, de modélisation et de visualisation de grands ensembles de données tridimensionnelles (structurées ou non) - Les données : exemples, maillage - Visualisation de données surfaciques - Visualisation de données volumiques - Visualisation en dynamique des fluides. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars - Avril - Mai - Juin. Lieu(x) : ST-QUENTIN-EN-YVELINES

Modalités de candidatures

Période(s) de candidatures

Du 15/03/2024 au 02/07/2024

Les candidatures en M1 se font sur MonMaster du 26 février au 24 mars (www.monmaster.gouv.fr) sauf pour le public concerné par la procédure dérogatoire et qui doit candidater sur INCEPTION aux dates indiquées ci-dessus.
Pour connaître votre situation : https://www.universite-paris-saclay.fr/admission/etre-candidat-un-master-paris-saclay

Pièces justificatives obligatoires

Lettre de motivation.
Tous les relevés de notes des années/semestres validés depuis le BAC à la date de la candidature.
Curriculum Vitae.

Pièces justificatives complémentaires

Attestation de français (obligatoire pour les non francophones).
Descriptif détaillé et volume horaire des enseignements suivis depuis le début du cursus universitaire.
(Document ou lien décrivant les unités d'enseignement suivies dans la formation d'origine.)
Dossier VAPP (obligatoire pour toutes les personnes demandant une validation des acquis pour accéder à la formation) https://www.universite-paris-saclay.fr/formation/formation-continue/validation-des-acquis-de-lexperience.

Contact(s)

Responsable(s) de la formation

Pablo DE OLIVEIRA CASTRO - pablo.oliveira@uvsq.fr

Thomas DUFAUD - thomas.dufaud@uvsq.fr

Secrétariat pédagogique

Patricia BENOIT - Patricia.benoit@uvsq.fr