Projet

Exa-SofT : logiciels et outils HPC

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Exa-SofT

Logiciels et outils HPC

Exa-SofT : Présentation générale

Exa-SofT fait partie des projets ciblés (PC2) du PEPR NumPEx, le programme français de recherche exploratoire visant à préparer l’écosystème logiciel au calcul exascale.

La fin de la loi de Dennard et le ralentissement de la loi de Moore ont poussé les supercalculateurs vers le parallélisme massif et l’hétérogénéité matérielle : les nœuds de calcul exascale combinent des processeurs classiques avec des accélérateurs (principalement des GPU d’architectures variées), ainsi que des systèmes de mémoire et des interconnexions de plus en plus complexes. Le développement de bibliothèques numériques et d’applications efficaces, portables et faciles à maintenir sur de telles machines n’est plus un simple problème d’ingénierie logicielle — il nécessite une recherche disruptive à tous les niveaux de la pile logicielle.

Plutôt que d’apporter des modifications progressives aux modèles de programmation conçus pour des machines homogènes, Exa-SofT adopte une approche globale couvrant plusieurs couches de la pile : modèles de programmation, compilateurs, systèmes d’exécution, bibliothèques de communication, bibliothèques numériques et outils d’analyse des performances et de la consommation énergétique. L’objectif est de disposer d’une suite logicielle cohérente, étroitement intégrée et prête pour l’exascale, dans laquelle l’expression des algorithmes est dissociée des détails architecturaux de bas niveau.

Principaux défis scientifiques

Productivité Portabilité des performances Hétérogénéité Évolutivité et résilience Efficacité énergétique

Ce projet se déroule de 2023 à 2029 et est coordonné par l’Inria.

Consortium et lots de travail

Exa-SofT regroupe cinq partenaires principaux ainsi qu’un partenaire industriel qui a rejoint le projet en 2025.

Consortium

Inria
Coordinateur
en collaboration avec l'Université de Bordeaux, l'INP de Bordeaux, l'Université de Rennes, l'Université de Strasbourg et l'Université de Grenoble-Alpes. Équipes : Avalon, Camus, Cash, Concace, Diverse, Polaris, Roma, Storm, Tadaam, Topal.
CEA
Les équipes de la Maison de la Simulation et de DAM.
CNRS
en collaboration avec l'Université de Toulouse et l'Université de la Sorbonne. Équipes : APO et SEPIA (IRIT, Toulouse), PEQUAN (LIP6, Paris).
Télécom SudParis
en collaboration avec l'ENSIIE. L'équipe ACMES.
Université Paris-Saclay
L'équipe ParSys (LISN).
IFPEN
Partenaire industriel, a rejoint l'entreprise en 2025

Lot de travaux

WP1
Modèles de programmation efficaces et modulaires
Ces approches de haut niveau permettent d'abstraire les applications de la machine, de faciliter le portage et le débogage, et d'améliorer la composabilité du code ainsi que la séparation des préoccupations.
WP2
Optimisation du code « juste à temps »
Rendre les systèmes d'exécution réactifs et proactifs face au contexte logiciel et matériel en combinant la compilation JIT et la gestion des tâches en temps réel.
WP3
Systèmes d'exécution à l'exascale
Transposition des environnements d'exécution basés sur les tâches vers l'exascale : évolutivité de la communication et de la répartition de la charge de travail, hiérarchies de mémoire profondes et tolérance aux pannes.
WP4
Modules numériques et logiciels portables et évolutifs
Bibliothèques d'algèbre dense, creuse et multilinéaire (tensorielle) orientées tâches, comprenant des algorithmes de calcul approximatif et de précision mixte.
WP5
Analyse et prévision des performances
Un outil de traçage évolutif, des analyses a posteriori et en temps réel, ainsi qu'une modélisation énergétique permettant d'alimenter le moteur d'exécution.
WP6
Analyse et gestion de la consommation énergétique
Mesure et modélisation fines de la puissance et de l'énergie, planification tenant compte de la consommation d'énergie au niveau des nœuds, et planification des tâches tenant compte de la consommation d'énergie au niveau du cluster.

Un lot de travail dédié à la gestion (WP0) assure la coordination, la diffusion et la conception conjointe avec les autres projets NumPEx. Les lots de travail WP5 et WP6 constituent des activités transversales couvrant l'ensemble de la pile.

Résultats et impact

Sélection de résultats scientifiques

Tâches récursives
WP3
Un modèle de tâches qui affine le graphe de tâches avec la granularité appropriée — généralement 10 à 30 % plus rapide pour les calculs d'algèbre linéaire denses.
Plus d'informations
Factorisation LU évolutive et portable avec pivotement partiel
WP4
HPL basé sur les tâches sans synchronisations de pivotement — environ 97 % des performances obtenues sans pivotement à grande échelle.
Plus d'informations
Mesure précise de la consommation d'énergie
WP5WP6
Estimation de la consommation d'énergie par tâche à un niveau inférieur à la résolution du compteur d'énergie, permettant une planification tenant compte de la consommation d'énergie.
Plus d'informations
Format de trace Pallas
WP5
Un format de trace structuré permettant d'analyser des traces à grande échelle en quelques secondes au lieu de plusieurs heures.
Plus d'informations
Évolutions du caméléon
WP4
Une interface C++ moderne, conforme à std::linalg et étendue aux opérations sur les tenseurs, sur StarPU.
Plus d'informations
Calcul approximatif et à précision mixte
WP4
Algorithmes aléatoires de rang faible à précision mixte permettant de réduire les coûts et la consommation de mémoire tout en conservant une précision fixe.
Plus d'informations
Modèles de programmation
WP1WP2
PolyKokkos, STF++ et les frameworks de composition et de partitionnement des données COMET/PRISM.
Plus d'informations
Tolérance aux pannes
WP3
Système intégré de points de contrôle et de redémarrage transparent et à faible surcoût, intégré à StarPU et NewMadeleine.
Plus d'informations

Impact et rayonnement

Indicateurs de projet

Indicateurs de projet

87
Personnel concerné
chercheurs, enseignants-chercheurs, doctorants, post-doctorants et stagiaires
21
Laboratoires et équipes
31
Publications
référencé dans HAL
9
Logiciel
10
Livrables
~10
Applications

Données au 30 juillet 2026.

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Événements Exa-SofT

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Paris, Palais des Congrès

Organisé par Numpex

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Assemblée générale

Assemblée générale d’Exa-SofT

Strasbourg, France

Organisé par Numpex

NumPEx Exa-AToW Exa-DI Exa-DoST Exa-MA Exa-SofT

Assemblée générale

Assemblée générale de NumPEx

Toulouse, France

L'équipe

L'équipe Exa-SofT

Découvrez les membres

Thomas Hérault

Coordinateur de projet

Chercheur senior, Inria
Centre Inria de l'Université de Bordeaux — Équipe du projet TOPAL, LaBRI, Talence

Loris Marchal

Coordinateur de projet

Chercheur senior, CNRS
LIP (UMR 5668) — Équipe du projet ROMA, ENS de Lyon

Ce projet a été lancé sous la coordination de Raymond Namyst (Université de Bordeaux) et d'Alfredo Buttari (CNRS).

Marc Pérache

Co-responsable du WP1


, directrice de recherche au CEA et chercheuseau CEA — LiHPC ; CEA DAM Île-de-France, Bruyères-le-Châtel

Christian Perez

Co-responsable du WP1

Chercheur senior à l'Inria — Responsable de l'équipe de projet Avalon
Inria — LIP (UMR 5668), équipe de projet Avalon, Lyon

Philippe Clauss

Co-responsable du WP2

Professeur — Responsable de l'équipe du projet CAMUS
Université de Strasbourg — ICube (UMR 7357), équipe ICPS ; équipe du projet CAMUS de l'Inria

Thierry Gautier

Co-responsable du WP2

Chercheur à l'Inria
Centre Inria de Lyon — LIP (UMR 5668), équipe du projet Avalon

Samuel Thibault

Responsable du WP3


, professeur àl'Université de Bordeaux — LaBRI (UMR 5800), SATANAS ; équipe du projet STORM de l'Inria, Talence

Marc Baboulin

Co-responsable du WP4


, professeur àl'Université Paris-Saclay — LMF (UMR 9021), équipe de projet QuaCS de l'Inria, Gif-sur-Yvette

Abdou Guermouche

Co-responsable du WP4


, maître de conférences àl'Université de Bordeaux — LaBRI (UMR 5800), équipe TOPAL, Talence

François Trahay

Responsable du WP5


, professeurà Télécom SudParis (IP Paris) — SAMOVAR (UMR 5157), équipe ACMES ; Inria BENAGIL, Évry-Courcouronnes

Georges Da Costa

Co-responsable du WP6

Professeur en informatique
Université de Toulouse — IRIT (UMR 5505), équipe SEPIA, Toulouse

Amina Guermouche

Co-responsable du WP6


, maître de conférences àl'INP de Bordeaux — LaBRI (UMR 5800), équipe du projet STORM de l'Inria, Talence

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