Jour 6 — SIMD avec EVE + architecture GPU

29 juin 2026 — la semaine 2 s'ouvre · Matin : Joël Falcou (LISN, CodeReckons) — C++ 20 Computing with EVE + Kiwaku · Après-midi (14 h) : Pierre Aubert (LAPP) — GPU Architecture, massively parallel computing · Auditorium Marcel Vivargent + satellites (dont la CINERI). Le TP du jour vit dans GrayScott2026/day-6/ — les fichiers d'exercice de Falcou + la bibliothèque EVE clonée.

Session du matin — EVE + Kiwaku, le SIMD assumé

1. Le problème : un parallélisme fragile

Un seul cœur traite déjà plusieurs flottants par instruction (8 en AVX2, 16 en AVX-512) — c'est orthogonal au multithreading. Mais ce parallélisme est fragile : l'auto-vectorisation du compilateur n'est pas garantie (le Jour 3 a montré des boucles refusées), et les intrinsics écrits à la main ne survivent pas au changement de jeu d'instructions. La réponse de Falcou : en faire un type.

2. eve::wide — le registre devient un type C++

Premier exercice du TP, basic.cpp — sept lignes qui contiennent toute la thèse :

eve::wide<float, eve::fixed<8>> x( [](auto i, auto) { return 1.f + i; } );

std::cout << "EVE is optimizing for: " << eve::current_api << "\n";
std::cout << eve::sqrt(eve::abs(1 - x)) << "\n";   // les 8 voies d'un coup

eve::current_api imprime l'ISA détectée à la compilation — le même source émet de l'AVX2 ici, de l'AVX-512 ou du NEON ailleurs.

3. La progression du TP

4. Le Gray-Scott EVE — la vectorisation garantie

Le noyau final charge les neuf voisins en wide et enchaîne les FMA explicites :

auto u = eve::load(&su[i]);
auto full_u1 = w00 * (eve::load(&su[i - W - 1]) - u);   // 8 cellules à la fois
full_u1 = eve::fma(w12, (eve::load(&su[i + 1]) - u), full_u1);
// … les 9 termes du stencil, fusionnés en chaînes de FMA

Ce que le Jour 3 obtenait en négociant avec -fopt-info-vec, EVE l'obtient par construction — la vectorisation n'est plus un espoir, c'est le type qui l'impose.

5. Kiwaku — les conteneurs qui vont avec

Même auteur, étage au-dessus : Kiwaku fournit les conteneurs et vues multidimensionnels (shape, strides, adaptation au matériel) pensés pour brancher EVE dessus — le duo annoncé « containers » de la session. Encore jeune, mais la direction est claire : un code d'algorithme, des cibles.

Session de l'après-midi — l'architecture GPU (14 h)

6. Changer de philosophie

À 14 h, Pierre Aubert retourne la perspective : le CPU cache la latence (gros caches, peu de cœurs puissants) ; le GPU la noie sous le nombre — des dizaines de Streaming Multiprocessors, des centaines de cœurs simples chacun, et des threads qui avancent par warps de 32.

7. La hiérarchie mémoire du GPU

La session détaille les trois étages qui commanderont tout le reste de la semaine : registres (par thread), mémoire partagée (par SM — le « cache géré à la main »), et mémoire globale (HBM) dont les accès doivent être coalescés : les 32 threads d'un warp lisent des adresses voisines, ou le débit s'effondre. C'est la leçon de layout des Jours 2-4, transposée à 32 voies.

8. nvc++ en éclaireur, puis les Jours 7-9

La journée se clôt (15 h, Pierre Aubert encore) par un éclaireur : nvc++ compile du C++17 standard directement pour le GPU depuis 2020 — std::transform + politiques d'exécution parallèles, sans bibliothèque externe. C'est l'esprit stdpar qu'on retrouvera en Fortran au Jour 8 (do concurrent).

Tout est en place : Python sur GPU demain (Jour 7), Fortran sur GPU (Jour 8), Kokkos sur GPU (Jour 9) — trois langages, une seule architecture cible, celle de cet après-midi.

Le TP — GrayScott2026/day-6/

EVE est header-only : cloner et compiler suffit.

cd GrayScott2026/day-6
g++ -std=c++20 -O3 -march=native -I eve/include basic.cpp -o basic
./basic          # → "EVE is optimizing for: X86 AVX2" (selon ta machine)

Puis dérouler math.cpp, hypot.cpp, bilateral.cpp et gray_scott.cpp dans le même moule. Sur la machine du TP local : AVX2 détecté, 8 floats par instruction.

En vidéo — les replays officiels

Sources & matériel officiel

• Les slides d'EVE (le cours en ligne de Joël Falcou) : events.codereckons.com/eve
• Le PDF du jour (wiki GitLab de l'école) : gray_scott.pdf
• Les bibliothèques : github.com/jfalcou/eve · github.com/jfalcou/kiwaku
• Replays vidéo (YouTube) : Gray Scott Thursdays
• Site de l'école : GrayScott2026