LEMAITRE Florian

doctorant à Sorbonne Université
Équipe : ALSOC
https://lip6.fr/Florian.Lemaitre

Direction de recherche : Lionel LACASSAGNE

Co-encadrement : Benjamen Couturier (CERN)

Optimisation et transformations d'algorithmes pour l'expérience LHCb

Tout au long de cette thèse, nous avons étudié des problèmes d'algèbre linéaire de petite dimension (typiquement de 2x2 à 5x5) utilisés au sein de l'expérience LHCb (mais aussi dans d'autres domaines tels que la vision par ordinateur). Les bibliothèques d’algèbre linéaire telles que Eigen, Magma ou la MKL ne sont pas optimisées pour de petites matrices.
Nous avons utilisé et combiné plusieurs transformations connues facilitant le SIMD ainsi que des transformations moins usuelles comme la racine carré inverse rapide. Pour faciliter l’écriture de ces transformations, mais également dans le but d’avoir un code portable, nous avons écrit un générateur de code.
Nous avons testé ces transformations et analysé leur impact sur la vitesse de traitement d’algorithmes simples. Le traitement par lot (batch) en SoA est crucial pour maximiser la vitesse de traitements de ces problèmes à faible dimension. Une analyse de la précision des résultats en fonction de la précision de calcul a également été faite sur ces exemples.
Nous avons alors implémenté ces transformations dans le but d’accélérer la factorisation de Cholesky de petites matrices (jusqu'à 12x12). La vitesse de traitement plafonne sans l’utilisation du calcul rapide de la racine carrée inverse. Nous avons obtenu une accélération entre x10 et x33 en F32.
Enfin, nous avons étudié et accéléré le filtre de Kalman généraliste. Nous avons ainsi obtenu une accélération de x90 sur l'implémentation 4x4 F32. Le filtre de Kalman utilisé au sein de LHCb a été accéléré d'un facteur x2,2 par rapport à la version actuelle SIMD et supérieur à x2,3 par rapport aux filtres d'autres expériences de physique des particules.

Soutenance : 13/02/2019

Membres du jury :

Albert COHEN Google [Rapporteur]
Daniel MENARD IETR (Université de Rennes) [Rapporteur]
Lionel LACASSAGNE LIP6 (Sorbonne Université)
Emmanuel CHAILLOUX LIP6 (Sorbonne Université)
Michèle GOUIFFÈS LIMSI (Université Paris-Sud)
Bertrand LE GAL IMS (Université de Bordeaux)

Date de départ : 28/02/2019

Publications 2016-2023