IDRIS - CNRS Plan de formation IDRIS
Année 2011
07 mars 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nathalie Matsimouna,
Version PDF/ (avec calendrier)

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Informations générales : modalités d'inscription.

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Cours : modules vectoriels

 Machines Durée
jours 		Nom Fiche
descriptive 		Dates
Calcul vectoriel : système de compilation, optimisation, bibliothèques, utilitaires d'analyse et de débogage. SX-83VectFiche à la demande

*** schéma organig_vect ***

Schéma : organisation des filières des modules vectoriels

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Cours : modules parallèles

 Machines Durée
jours 		Nom Fiche
descriptive 		Dates
Calcul parallèle : introduction 1Para_iFiche en cours de révision
Calcul parallèle : OpenMP Toutes 2OpenMPFiche 22-23/03/2011, 29-30/11/2011
Calcul parallèle : MPI Toutes 2MPIFiche 31/01 au 02/02/2011, 09-12/05/2011, 10-13/10/2011
Calcul parallèle : Hybride MPI-OpenMP Toutes 4MPI OpenMPFiche 02-05/05/2011
Calcul parallèle : bibliothèques scientifiques Toutes 1Para_bFiche à la demande


*** schéma organig_para ***

Schéma : organisation des filières des modules parallèles

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Cours : modules généraux

 Machines Durée
jours 		Nom Fiche
descriptive 		Dates
Utilisation de la machine Blue GeneP Toutes 2Utilisation Blue Gene/P Fiche 08-09/02/2011, 27-28/09/2011
Fortran 95-1 Toutes 3F95-1Fiche 25-27/01/2011, 05-07/04/2011, 04-06/10/2011
Fortran 95-2 Toutes 3.5F95-2Fiche 15-18/03/2011, 17-20/05/2011, 15-18/11/2011
Fortran 2003 Toutes 3Fortran 2003Fiche 21-23/06/2011
Langage C Toutes5CFiche 17-21/10/2011
C++ et le calcul scientifique Toutes 2C++Fiche à programmer ultérieurement
C++ et le calcul parallèle Toutes 2C++ et le calcul parallèleFiche 28-29/03/2011
Unix : utilisation Toutes 2Unix-uFiche à la demande
Visualisation :
module Introduction/Serveur 		Ulam2IGFiche à la demande


*** schéma organig_lang ***
Schéma : organisation des filières des modules généraux

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\beginpspicture(7,8) \endpspicture
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Calcul vectoriel : compilation, optimisation, bibliothèques, outils de débogage et d'analyse.

Nom : Vect
Durée : 3 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 10 personnes.

Plan

Matinée du 1er jour : système de compilation Fortran et bibliothèques scientifiques :

  • principales options et directives du système de compilation ;
  • contrôle de la compilation, de l'édition de liens et de l'exécution ;
  • exécution en traitement par lots ;
  • bibliothèques propriétaires, bibliothèques IMSL et NAG.
Après-midi du 1er jour : introduction à l'outil général Psuite et démonstrations :
  • de compilation, d'édition de liens, d'exécution et de débogage ;
  • de conversion Fortran 77 ==> Fortran 90.
  • Travaux pratiques.

2e jour : vectorisation et techniques d'optimisation :

  • principes ;
  • conflits de dépendance et conflits mémoire ;
  • techniques d'optimisation et particularités du SX-8.
  • Travaux pratiques.

3e jour : outils d'analyse et de performances :

  • présentation des fonctions Fortran ou C ;
  • présentation des commandes et des variables d'environnement ;
  • présentation des outils X-Window disponibles sous Psuite.
  • Travaux pratiques.
Intervenants : Jean-Michel Dupays, Patrick Corde, Pierre-François Lavallée.

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Calcul parallèle : OpenMP -- Open Multi-Processing

Nom : OpenMP Responsable : Pierre-François Lavallée

Dates :


Objectif : mise en pratique immédiate d'OpenMP grâce à une approche par l'exemple. Les nombreux shémas contenus dans ce cours, appuyés par une explication orale détaillée, montreront clairement les concepts inhérents à ce mode de parallélisation relativement efficace sur des machines multi-processeurs à mémoire partagée.
Public concerné : toute personne souhaitant paralléliser une application pré-existante ou dans sa genèse pour une architecture multi-processeurs à mémoire partagée.
Pré-requis : Fortran et Unix de base.
Durée : 2 jours. --- Assistance maximale : 18 personnes.

Plan

  1. Introduction
  2. Principes
  3. Partage du travail
  4. Synchronisation
  5. Quelques pièges
  6. Performances
  7. Conclusion
Travaux pratiques : environ 50 % du temps total.

Intervenants : Pierre-François Lavallée, Pascal Voury.

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Calcul parallèle : MPI-- Message Passing Interface

Nom : MPI Responsable : Isabelle Dupays Dates :

Objectif : pouvoir développer des programmes parallèles de par la mise en oeuvre de la bibliothèque d'échange de messages MPI.
Public concerné : tout utilisateur désirant utiliser MPI sur des plates-formes parallèles.
Pré-requis nécessaires : Pour les travaux pratiques, connaissances de base d'Unix et du langage Fortran.
Durée : 4 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes.

Plan

1er jour

  • Introduction,
  • Environnement de MPI (avec exercice),
  • Communications point à point (avec exercice),
  • Communications collectives (avec exercice).

2e jour

  • Types dérivés (avec exercice),
  • Optimisations,
  • Topologies.

3e jour

  • Communicateurs (avec exercice),
  • Gestion de processus (1/2 journée).
4e jour
  • Entrées-sorties parallèles (avec exercice),
  • Exercice récapitulatif (1/2 journée).
Intervenants : Isabelle Dupays, Dimitri Lecas, Pierre-François Lavallee, Philippe Wautelet.

Support de cours Retour début
pace*-30mm .

Calcul parallèle : Hybride MPI-OPenMP-- Message Passing Interface - Open Multi-Processing

Nom : Hybride MPI-OPenMP Responsable : Philippe Wautelet

Dates :


Objectif :L'objectif principal de cette formation sera d'initier les participants à la programmation hybride MPI/OpenMP. Ce type de programme est particulièrement bien adapté pour l'exploitation optimale des supercalculateur
Public concerné : ingénieurs et chercheurs.
Pré-requis :
  • Connaissance et utilisation de Fortran 90/95 ou C,
  • Connaissance de base de la bibliothèque déchange de message MPI,
  • Connaissance de base dâOpenMP.

Durée : 4 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes,

Plan

  • Introduction/problématique
  • MPI avancée (1 jour)
    • Facteurs influençant les performances MPI,
    • Modes d'envoi des communications point à point et comparaison avec les communications collectives,
    • Recouvrement des calculs par les communications,
    • Types dérivés,
    • Problème de l'équilibrage de charge,
    • Placement des processus.
  • OpenMP avancé (1 jour)
    • Limitations dâOpenMP,
    • Approche classique Fine Grain (FG),
    • Approche Coarse Grain (CG),
    • Performances comparées MPI/OpenMP-FG/OpenMP-CG.
  • Hybride MPI/OpenMP (2 jours)
    • Motivations,
    • Présentation des concepts généraux,
    • MPI et OpenMP,
    • Adéquation à lâarchitecture : lâaspect gain mémoire,
    • Adéquation à l'architecture : l'aspect réseau,
    • Etudes de cas,
    • Outils.

70\% du temps sera consacré aux TP (langage C et Fortran90). Machines cibles de l'IDRIS : Vargas (IBM Power6, 3584 coeurs) et Babel (IBM BG/P, 40960 coeurs)

Intervenants : Philippe Wautelet, Pierre-François Lavallée.

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Utilisation de la machine Blue Gene/P de l'IDRIS

Nom : Utilisation Blue Gene/P Responsable : Philippe Wautelet

Dates :


Objectif : acquérir une vue d'ensemble des caractéristiques de la machine Blue Gene/P de l'IDRIS, de son utilisation et de sa programmation.
Public concerné : toutes les personnes désirant travailler sur cette machine.
Pré-requis : connaissance de base de Fortran 95, de MPI, de systèmes Unix/Linux et d'un éditeur comme vi, emacs ou xedit).
Durée : 2 jours. --- Assistance maximale : 15 personnes, minimale : 10 personnes.

Plan

  • Introduction
  • Hardware
    • Structure Blue Gene/P
    • Configuration complète (BG/P + Power6)
    • Coeurs/noeuds de calcul
    • Double FPU
    • Réseaux
    • Entrées/sorties
  • Software
    • Systèmes
    • Infrastructure de communications
    • MPI
    • Mapping/placement des processus
    • Multithreading
    • compilation
    • Double FPU
    • Soumission
    • Modes d'exécution
    • Bibliothèques
    • Applicatifs
    • Outils
    • addr2line
    • MPItrace
    • GNU gprof
    Avec Travaux pratiques.
Intervenants : Philippe Wautelet, Mondher Chekki.

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Fortran 95-1 (Fortran : notions de base)

Nom : F95-1 Responsable : Patrick Corde

Dates :


Objectif : acquérir et mettre en pratique les structures de base du langage Fortran. Une fois consolidées par la pratique, ces notions permettent alors d'aborder avec profit le cours Fortran F95-2
Public concerné : toutes les personnes désirant développer des codes scientifiques.
Pré-requis : bases Unix, pratique d'un éditeur et notions de programmation et d'algorithmique.
Durée : 3 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 10 personnes.

Plan

  1. Introduction (historique, bibliographie et documentation, ...)
  2. Généralités (bases de numération, représentation des données, jeux de caractères ...)
  3. Déclarations (types de base , IMPLICIT NONE, EQUIVALENCE, ...)
  4. Opérateurs et expressions
  5. Structures de contrôle : tests, boucles ...)
  6. Tableaux (déclarations, instruction DATA, ...)
  7. Entrées-Sorties (fichiers binaires, formatés, ...)
  8. Procédures (Subroutine, Function, Procédures intrinsèques)
  9. Common (BLOCK DATA, SAVE, ...)
Avec travaux pratiques.

Intervenants : Romuald Carpentier, Patrick Corde.

Support de cours

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Fortran 95-2 (apports des nouvelles normes)

Nom : F95-2 Responsable : Patrick Corde

Dates :


Objectif : acquérir l'ensemble des nouveautés des normes Fortran 90 et 95 avec mise en pratique des concepts.
Public concerné : toutes les personnes désirant programmer en Fortran 90/95.
Pré-requis : bonne connaissance de Fortran 77, des bases Unix et d'un éditeur. À defaut, il est recommandé d'assister préalablement au cours Fortran 95-1.
Durée : 3 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 10 personnes.

Plan

  1. Introduction (historique, bibliographie, documentation, ...)
  2. Généralités (éléments syntaxiques, structure d'un programme, ...)
  3. Structures de données : types dérivés
  4. Structures de contrôle : programmation structurée
  5. Extensions tableaux
  6. Gestion mémoire
  7. Pointeurs
  8. Interface de procédures et modules (surcharge d'opérateurs, ...)
  9. Contrôle de visibilité, concept d'encapsulation et gestion des zones dynamiques inaccessibles en retour de fonction.
  10. Procédures récursives
  11. Nouveautés sur les E./S. et nouvelles fonctions intrinsèques
Avec travaux pratiques.

Intervenants : Jean-Michel DUPAYS, Patrick Corde.

Support de cours

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Fortran 2003

Nom : Fortran 2003 Responsable : Patrick Corde

Dates :


Objectif : acquérir l'ensemble des nouveautés de la norme Fortran 2003 avec mise en pratique des concepts.
Public concerné : toutes les personnes désirant tirer profit des nouveaux concepts de Fortran/2003 tels que les concepts objets.
Pré-requis : La maîtrise du Fortran/90 est impérative : avoir suivi la formation F95-2 ou avoir les connaissances équivalentes.
Durée : 3 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 10 personnes.

Plan

  1. Nouveautés concernant les tableaux dynamiques (attribut ALLOCATABLE),
  2. Nouveautés concernant les modules (attributs PROTECTED, IMPORT).
  3. Nouveautés concernant les entrées-sorties :
  4. nouveaux paramètres des instructions OPEN/READ/WRITE,
  5. Méthode d'accès STREAM,
  6. entrées-sorties asynchrones.
  7. Pointeurs de procédures,
  8. Paramétrage des types dérivés,
  9. Extension d'un type dérivé,
  10. Variable polymorphique,
  11. Procédures attachées à un type dérivé,
  12. Héritage,
  13. Type dérivé abstrait,
  14. Traitement personnalisé des objets de type dérivé au sein d'entrées-sorties,
  15. Interfaçage C-Fortran,
  16. Arithmétique IEEE et traitement des exceptions.
Avec travaux pratiques.

Intervenants : Patrick Corde.

Support de cours

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Langage C

Nom : C Responsable : Patrick Corde

Dates :


Objectif : acquérir et mettre en pratique les éléments de base ainsi que les méthodes de la programmation en langage C.
Public concerné : toute personne désirant apprendre à programmer en langage C.
Pré-requis : bonne connaissance d'un langage de programmation, des bases Unix et d'un éditeur.
Durée : 5 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 10 personnes.

Plan

  1. Présentation du langage
  2. Concepts fondamentaux
  3. Structures et unions
  4. Opérateurs et expressions
  5. Pointeurs
  6. Tableaux
  7. Fonctions
  8. Durée de vie et portée des identificateurs
  9. Manipulation d'adresses
  10. Préprocesseur
  11. Bibliothèque standard

Avec travaux pratiques.

Intervenants : Jean-Michel Dupays, Patrick Corde.

Support de cours

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C++

Nom : C++ Responsable : Victor Alessandrini

Dates :


Objectif :une expérience pédagogique dans la programmation orientée objet et la programmation générique, orientée vers le calcul scientifique.
Public concerné : toute personne désirant apprendre à programmer en langage C++.
Durée : 4 modules de 2 jours chacun. --- Assistance maximale : 25 personnes, Assistance minimale : 15 personnes.

Plan Une expérience pédagogique dans la programmation orientée objet et la programmation générique, orientée vers le calcul scientifique. Cette note se propose de préciser les motivations, les objectifs et les modalités adoptées pour la mise en place - à titre d'expérience initiale - d'une série de formations C++ qui se tiendront à l'IDRIS dans les mois qui viennent. Cette formation s'adresse naturellement aux scientifiques et ingénieurs utilisateurs des centres nationaux de calcul. Des membres des organisations industrielles partenaires de la recherche publique seront accueillis dans la mesure de la disponibilité des A - La pertinence de C++ C++ est une extension de C conçue pour supporter un style de programmation basé sur l'encapsulation des données, la programmation orientée objet ainsi que la programmation dite « générique », qui permet d'écrire des « patrons de codes » (templates) qui s'a Presque trois décennies après l'introduction du langage, la programmation orientée objet n'est plus une nouveauté : elle est adoptée par Java, C#, Python, toute une série de langages de programmation qui font l'unanimité dans le monde non-scientifique, c' La bibliothèque standard C++ inclut la « Standard Template Library » (STL), une pièce brillante de génie logiciel basée sur la programmation générique qui facilite énormément le développement des codes demandant une manipulation des données un tant soit pe Il est par ailleurs possible de profiter de la puissance expressive de C++ pour simplifier le développement de bibliothèques, et de les encapsuler par la suite derrière des interfaces C, utilisables par un code C (sans doute) ou Fortran (peut-être). Pour ce qui concerne le calcul scientifique, il existe un certain nombre de bibliothèques C++ qui utilisent les technologies du langage pour proposer des codes performants pour certains problèmes scientifiques. Mais, d'une manière générale, les abstraction

  1. Dans la structuration et l'organisation des codes. C++ va bien au-delà de la programmation structurée traditionnelle, en proposant une panoplie de méthodes pour rendre les codes complexes plus souples, réutilisables et extensibles. Ceci est le coe
  2. Dans la simplification du développement des codes apportée par l'encapsulation des données dans des objets, et par l'utilisation de la programmation générique (en particulier la STL).

Les applications scientifiques devenant de plus en plus sophistiquées avec la complexité des simulations qui sont engagées, la question de la structuration et de l'organisation des codes prend une place de plus en plus importante.
B - Les objectifs de la formation
Il est important de reconnaître que C++ - comme Java, d'ailleurs - n'est pas juste un langage avec une syntaxe. C'est aussi un environnement puissant de génie logiciel.
La seule connaissance de la syntaxe C++ ne suffit pas pour programmer avec efficacité. Le programmeur doit connaitre les forces et les faiblesses de l'ensemble d'options qui lui sont offertes. Il doit connaître également un certain nombre de styles de prog
Dans la formation qui est proposée, un effort a été fait pour présenter les sujets techniques de manière à aborder non seulement les comment mais aussi les pourquoi. Une réflexion sur l'impact des techniques de programmation C++ dans les stratégies de déve
La formation s'appuie sur une grande quantité d'exemples de trois types (tous des codes complets, et disponibles, à compiler et exécuter en séance) :

  • Exemples simples qui démontrent l'utilisation d'une syntaxe particulière. Un ou plusieurs exemples simples sont disponibles pour chaque sujet abordé.
  • Codes d'une bibliothèque utilitaire qui fournissent des services aux applications clientes : optimisation de l'allocation de mémoire, gestion simplifiée des entrées-sorties, gestion des transactions, points de reprise (checkpoint-restart), générat
  • Quelques applications complètes pour illustrer les stratégies de développement des applications un tant soit peu complexes en C++. Une application de dynamique moléculaire est utilisée pour illustrer un certain nombre de « design patterns » dispon Les sources de tous ces exemples sont abondamment commentées.

C - Le contenu et le support de la formation
Les objectifs ayant été précisés, nous avons essayé de définir une manière efficace de les atteindre. L'ensemble de la formation C++ sera initialement proposée sous la forme de quatre modules se suivant dans un ordre logique, dans la mesure où les connaiss
Module A : De C à C++ : toutes les extensions C++ à C et à la programmation procédurale traditionnelle. Discussion de la programmation avec des objets, et introduction à la programmation générique.
Module B : L'utilisation de la bibliothèque standard C++, incluant la bibliothèque « iostream » pour les entrées-sorties et la « Standard Template Library » (STL).
Module C : La programmation orientée objet comme un ensemble de techniques de génie logiciel destinées au développement d'applications flexibles et facilement extensibles (polymorphisme dynamique). Programmation générique avancée avec le même objectif (pol
Module D : C++ et le calcul parallèle à mémoire partagée (systèmes multi-coeurs) : introduction à la programmation avec des « threads », bibliothèques de multithreading qui utilisent fortement la sémantique C++ (comme Threading Building Blocks d'Intel) et
En plus d'une présentation PowerPoint d'environ 100 diapositives pour chaque module et des nombreux exemples qui vont avec, un certain nombre de documents annexes accompagnent et amplifient les contenus des présentations PowerPoint, afin de faciliter leur

  1. Notes on C++ I/O (60 pages) VA, 2010
  2. Notes on the Standard Template Library (100 pages) VA, 2010

Cette organisation est naturellement susceptible d'évoluer en fonction de l'expérience acquise lors de sa mise en place. Victor Alessandrini D - Agenda
Module A : 21-22 septembre 2010
Module B : 09-10 novembre 2010
Module C : 30/11 au 01 décembre 2010
Intervenants : Victor Alessandrini,

Support de cours Retour début

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Langage C++ et le calcul parallèle

...skipping one line Nom : Langage C++ et le calcul parallèle 		Responsable : Victor Alessandrini

Dates :


Objectif : Cette formation se propose de présenter un certain nombre d'environnemen ts de programmation et de bibliothèques pour le calcul parallèle à mémoire partagée (multithreading) disp onibles dans un environnement C++ : threads natifs, OpenMP, ainsi que les modèles parallèles d'Intel (Threading Building Blocks, Cilk++, Array Building Blocks). On discutera en particulier leur interop érabilité et leur complémentarité. Le cours est plus axé sur la programmation parallèle que sur C++, qui se singularise parce que les très intéressants modèles parallèles d'Intel ne sont disponibles que dans ce langage. Des connaissances de base de C++ sont amplement suffisantes. Seule la bibliothèque Threading Building Blocks demande une c onnaissance un peu plus approfondie de la programmation orientée objet. Les exercices simples à faire en cours et les exemples plus complexes sont déclinés dans tous les envir onnements et bibliothèques pour faciliter leur comparaison. Public concerné : toute personne désirant utiliser la programmation parallèle.
Durée : 2 jours. --- Assistance maximale : 25 personnes, Assistance minimale : 15 personnes.

Plan

  1. Introduction au calcul parallèle à mémoire partagée,
  2. Généralités sur les threads,
  3. Généralités sur la synchronisation des threads,
  4. Classes C++ de synchronisation et de management de threads (bibliothèque « vath »),
  5. OpenMP en environnement C++,
  6. Threading Building Blocks,
  7. Cilk++,
  8. Array Building Blocks.
Intervenants : Victor Alessandrini,

...skipping one line Support de cours Retour début

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UNIX : utilisation

Nom : Unix-u Responsable : Pascal Voury

Dates :


Objectif : fournir les connaissances de base du système Unix nécessaires pour aborder efficacement le développement et l'exploitation de programmes dans un environnement scientifique.
Public concerné : tout utilisateur travaillant sous un système Unix et souhaitant améliorer son efficacité.
Pré-requis : maîtrise minimale d'un environnement utilisateur Unix.
Durée : 2 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 8 personnes.

Plan

  1. Pourquoi se mettre à Unix ?
  2. Le démarrage, un mystère !
  3. Où trouver l'information ?
  4. Tout faire avec et grâce aux fichiers.
  5. Je cherche un fichier et je me perds dans tous ces répertoires !
  6. Comment communiquer simplement son travail à quelqu'un d'autre ?
  7. L'éditeur et le contrôle de la ligne de commande.
  8. La gestion des flux et des processus.
  9. Ne pas faire n fois le même travail !
  10. Travailler agréablement...
Intervenants : Pascal Voury, Raphaël Medeiros.

Support de cours Retour début

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UNIX : utilisation

Nom : Unix-u Responsable : Pascal Voury

Dates :


Objectif : fournir les connaissances de base du système Unix nécessaires pour aborder efficacement le développement et l'exploitation de programmes dans un environnement scientifique.
Public concerné : tout utilisateur travaillant sous un système Unix et souhaitant améliorer son efficacité.
Pré-requis : maîtrise minimale d'un environnement utilisateur Unix.
Durée : 2 jours. --- Assistance maximale : 20 personnes, minimale : 8 personnes.

Plan

  1. Pourquoi se mettre à Unix ?
  2. Le démarrage, un mystère !
  3. Où trouver l'information ?
  4. Tout faire avec et grâce aux fichiers.
  5. Je cherche un fichier et je me perds dans tous ces répertoires !
  6. Comment communiquer simplement son travail à quelqu'un d'autre ?
  7. L'éditeur et le contrôle de la ligne de commande.
  8. La gestion des flux et des processus.
  9. Ne pas faire n fois le même travail !
  10. Travailler agréablement...
Intervenants : Pascal Voury, Raphaël Medeiros.

Support de cours Formulaire d'inscription Secrétariat Retour début

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Visualisation : module Introduction/Serveur

Nom : IG Responsable : Thierry Goldmann

Dates :


Objectif : faire un tour d'horizon de la visualisation de données, avoir une idée des logiciels et matériels disponibles à l'IDRIS pour cela.
Public concerné : toute personne désirant interpréter ses résultats de calcul.
Pré-requis : connaissances de base sur Unix et l'environnement X. Pratique de Fortran ou C.
Durée : 2 jours. --- Assistance maximale : 12 personnes, minimale : 5 personnes.

Plan

Intervenants : Marc Rugeri, Sylvie Therond, Thierry Goldmann.

Documentation cours/logiciels Retour début