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Accès aux machines

Le problème pratique numéro un. On ne devient pas ingénieur HPC sur un ordinateur portable, et c'est ce qui bloque la plupart des étudiants motivés.

Ce chapitre recense les voies d'accès, de la plus facile à la plus ambitieuse.

Ce chapitre est le plus périssable du document

Les conditions d'accès, les dispositifs et les offres changent constamment. Tout ce qui suit est à vérifier au moment où vous le lisez. Les noms des organismes et la logique des dispositifs sont stables ; les modalités précises ne le sont pas.

Niveau 0 · Ce qui se fait sur un portable

Plus qu'on ne croit. Sept des quinze projets de ce document, dont les cinq fondateurs, se font entièrement sur une machine personnelle.

Ce qui se mesure sur un portable Ce qui ne se mesure pas
Hiérarchie mémoire, caches, TLB Le réseau rapide
Vectorisation, SIMD, pipeline Le passage à l'échelle au-delà d'un nœud
Optimisation d'un noyau mono-cœur et multicœur Les systèmes de fichiers parallèles
NUMA, si la machine a plusieurs domaines Le comportement d'un ordonnanceur en charge
Toute la chaîne de développement scientifique La consommation d'un cluster
Un cluster virtuel complet, sauf la performance réseau —

Le conseil : n'attendez pas d'avoir accès à un cluster pour commencer. Les réflexes de mesure, de modélisation et d'optimisation s'acquièrent entièrement sur un portable, et ils sont ce qui compte le plus.

Le cluster virtuel

Trois à quatre machines virtuelles sur un seul hôte, avec Vagrant, Multipass ou libvirt, permettent de faire tout le projet P7 sauf les mesures de performance réseau : déploiement automatisé, Slurm, NFS, services, surveillance, et même HPL sur un cluster de quatre nœuds virtuels.

C'est un substitut sérieux, et cela suffit à démontrer la compétence dans un dossier de candidature.

Niveau 1 · Les ressources de l'école

À vérifier, mais à demander en premier parce que c'est le plus simple.

Les pistes, par ordre de probabilité :

  1. Les salles de travaux pratiques hors périodes de cours. Vingt à trente machines identiques reliées par Ethernet forment un cluster utilisable. La demande est raisonnable : un accès le soir ou le week-end, pour un projet encadré.
  2. Les machines de l'école dédiées aux UE du cursus FISA. Les travaux pratiques d'ICPA24, de PRPA23 et de PGPU35 se font nécessairement sur quelque chose. Demandez à l'intervenant ce qui existe et si un accès prolongé est possible.
  3. Le matériel déclassé. Les écoles renouvellent leur parc. Des machines de cinq ans font un excellent cluster d'apprentissage, et leur valeur comptable est nulle.
  4. Le laboratoire de recherche associé à l'école. Les équipes de recherche ont des serveurs, et un étudiant motivé encadré par un enseignant obtient souvent un compte.

La demande à formuler

Précise, bornée dans le temps, avec un encadrant et un livrable.

« Nous sommes [N] élèves du cursus FISA. Dans le cadre d'un projet encadré par [enseignant], nous aimerions obtenir l'accès à [ressource] pendant [durée], en dehors des heures de cours, pour [objectif précis]. Nous nous engageons à [livrable] et à laisser la ressource dans son état initial. »

Une demande vague — « on voudrait des machines pour faire du HPC » — n'aboutit jamais. Une demande précise avec un encadrant aboutit souvent.

Niveau 2 · Le stage

C'est la voie la plus efficace, et de très loin.

Un stage dans un centre de calcul ou dans une équipe qui fait du HPC donne, pendant plusieurs mois : un compte sur une machine de production, des collègues qui savent, des utilisateurs réels, et un sujet.

Les organismes de l'écosystème français, avec leur proximité géographique par rapport à Évry :

Organisme Lieu Ce qu'on y trouve
CEA/DAM, Bruyères-le-Châtel Essonne, très proche Le TGCC, des machines de classe mondiale. Plusieurs de vos enseignants de FISA en viennent
CEA/DRF et Maison de la Simulation Saclay Recherche en méthodes numériques et outils HPC
IDRIS (CNRS) Orsay Jean Zay, centre national pour l'IA et le HPC
GENCI Paris Coordination nationale des moyens de calcul
Eviden / Atos Les Clayes-sous-Bois, Échirolles Constructeur des supercalculateurs BullSequana
EDF R&D Palaiseau, Saclay Code_Saturne, Code_Aster
ONERA, Safran, Airbus, Dassault Île-de-France, Toulouse Mécanique des fluides, structures
Inria Saclay, Bordeaux, Grenoble Équipes-projets HPC : StarPU, Chameleon, runtimes
CERFACS Toulouse Couplage de codes, et une formation HPC reconnue
CINES Montpellier La machine Adastra

Comment obtenir ces stages

Par vos enseignants de FISA. C'est la voie royale et elle est sous-utilisée : les responsables de PRPA23, ICPA24, PGPU35, PDSP35, COAV35 et COAV35 travaillent dans cet écosystème.

Demandez à la fin du semestre où vous les avez en cours, pas en avril quand tout le monde cherche. Un enseignant qui vous a vu travailler pendant quarante-deux heures et à qui vous montrez un projet mesuré peut vous recommander. Un courriel en avril ne produit rien.

Voir Hors maquette pour les critères d'un bon sujet de PFE orienté performance.

Niveau 3 · Les moyens nationaux de calcul

La France dispose d'une infrastructure nationale de calcul coordonnée par GENCI, avec trois centres nationaux : l'IDRIS (CNRS, Orsay), le TGCC (CEA, Bruyères-le-Châtel) et le CINES (Montpellier).

L'accès n'est normalement pas ouvert aux étudiants à titre individuel : il passe par des demandes d'allocation d'heures portées par des chercheurs ou des équipes, sur dossier scientifique.

Mais deux voies indirectes existent :

  1. Par un encadrant. Un enseignant-chercheur qui dispose d'heures sur une machine nationale peut en attribuer une part à un projet étudiant encadré. C'est la voie la plus réaliste, et c'est une raison supplémentaire d'avoir un encadrant.
  2. Par le stage. Un stagiaire dans un laboratoire utilisant ces machines obtient un compte.

À vérifier : les dispositifs d'accès pour la formation et l'enseignement. Les centres nationaux ont une mission de formation, et certains proposent des accès spécifiques pour les travaux pratiques et les écoles. C'est une question à poser directement, par l'intermédiaire d'un enseignant.

Les formations de l'IDRIS

Fait, consulté le 17 septembre 2026. L'IDRIS publie un catalogue de formations en français sur MPI, OpenMP, la programmation hybride MPI/OpenMP, et OpenACC avec OpenMP GPU, avec des supports de cours complets en libre accès sur idris.fr/formations/. Le site indique que ces formations sont gratuites pour les personnels du CNRS et des universités françaises, avec inscription sur cours.idris.fr.

À vérifier : l'éligibilité d'un élève-ingénieur d'une école. Mais dans tous les cas, les supports sont téléchargeables librement et constituent la meilleure documentation francophone sur MPI et OpenMP.

L'intérêt supplémentaire : ces formations comportent des travaux pratiques sur les machines de l'IDRIS. Y participer, si c'est possible, donne à la fois la formation et un premier contact avec une machine nationale.

Niveau 4 · L'infrastructure européenne

L'EuroHPC JU finance et coordonne un réseau de supercalculateurs européens, dont plusieurs de très grande taille, ainsi que des dispositifs d'accès et de formation.

Fait. Le programme EUMaster4HPC, soutenu par l'EuroHPC JU, comporte un Student Challenge annuel incluant une introduction au supercalculateur MeluXina, et une école d'été annuelle. Voir Autres compétitions.

À vérifier :

  • les modalités d'accès aux machines EuroHPC pour la formation et pour les projets étudiants ;
  • l'ouverture du Student Challenge et de l'école d'été aux étudiants extérieurs au master ;
  • les activités du centre de compétence national français, financé dans ce cadre, qui a une mission de formation et de soutien aux utilisateurs.

Ce sont trois questions à poser, et elles peuvent débloquer davantage que le démarchage de machines.

Niveau 5 · Les ressources en nuage

La voie la plus immédiate et la seule qui ne dépende de personne. Le coût est le seul obstacle, et il est maîtrisable avec de la discipline.

La logique économique

Une instance de calcul à la demande se loue à l'heure. Pour un projet d'apprentissage, on n'a besoin de la machine que pendant les mesures — quelques heures par semaine, pas en continu.

La règle absolue du calcul en nuage

Détruisez l'instance après chaque séance. Pas « arrêter », détruire. Une instance oubliée pendant un week-end coûte plus que tout le projet.

Et fixez une alerte de dépassement de budget dès la création du compte, avant de lancer la première instance. C'est la première chose à faire, pas la dernière.

Ce qui est faisable et à quel coût relatif

Usage Ressource nécessaire Coût relatif
Un cluster virtuel de 4 nœuds pour apprendre Slurm Petites instances Faible
Mesurer le passage à l'échelle MPI sur 4 à 16 nœuds Instances avec réseau performant Moyen
Un premier contact avec un accélérateur Une instance avec accélérateur, quelques heures Moyen
Optimiser un noyau sur accélérateur Plusieurs sessions courtes Moyen
Entraîner un modèle sur plusieurs accélérateurs Instance multi-accélérateurs Élevé

Les dispositifs à chercher : la plupart des fournisseurs ont des programmes de crédits pour l'enseignement et la recherche, et des offres gratuites limitées. Les demandes portées par un enseignant ou par l'établissement aboutissent plus souvent que les demandes individuelles. À vérifier au moment où vous lisez ceci.

Les accès gratuits pour les accélérateurs

Pour un premier contact avec la programmation sur accélérateur, sans budget :

  • les carnets de calcul en ligne offrant un accès limité à un accélérateur, dont plusieurs sont gratuits avec des quotas ;
  • les plateformes de formation des constructeurs : le NVIDIA Deep Learning Institute propose des cours avec environnement d'exécution fourni, ce qui suffit à apprendre CUDA ;
  • les Open Hackathons, qui fournissent l'accès machine pendant l'événement. Voir Autres compétitions.

C'est amplement suffisant pour les exercices de PGPU35 et pour le projet P9.

Niveau 6 · Le matériel maison

Sous-estimé, et remarquablement formateur.

Le cluster de récupération

Quatre à six machines de bureau déclassées, un commutateur Ethernet gigabit, et vous avez un cluster réel. Ce qu'il permet, que le virtuel ne permet pas :

  • le déploiement PXE depuis zéro, avec les vrais problèmes de démarrage réseau ;
  • l'IPMI et le contrôle d'alimentation, sur les machines qui en disposent ;
  • la mesure de puissance réelle avec un wattmètre à la prise ;
  • la gestion de la chaleur et du bruit, qui sont des contraintes réelles en compétition ;
  • et la découverte qu'un nœud tombe en panne au pire moment.

Ce qu'il ne permet pas : mesurer un réseau rapide, un Ethernet gigabit ayant une latence de deux ordres de grandeur supérieure à celle d'un réseau HPC.

Le cluster de cartes à faible consommation

Quatre à huit cartes de type Raspberry Pi, alimentées par un concentrateur USB, tiennent dans une boîte à chaussures et consomment quelques dizaines de watts.

Ce que ça apprend très bien : le déploiement, Slurm, MPI, la programmation distribuée, l'administration, et surtout le rapport performance-puissance, parce qu'on peut mesurer la consommation totale avec un wattmètre à dix euros.

Ce que ça n'apprend pas : rien sur la performance absolue ni sur le réseau.

Le bonus pédagogique : ces cartes sont sur architecture ARM, ce qui force à rencontrer les questions de portabilité et de compilation croisée — et l'ARM monte fortement dans le HPC.

Le rapport coût-apprentissage

Un cluster de quatre cartes à faible consommation coûte quelques centaines d'euros, tient dans un sac, et permet de faire entièrement le projet P7, y compris la mesure de puissance et un HPL réel.

C'est probablement le meilleur investissement d'apprentissage possible pour une équipe, et c'est une demande de financement modeste et facile à défendre auprès d'une école ou d'un bureau des élèves.

L'arbre de décision

J'ai besoin d'une machine pour…
│
├─ apprendre à mesurer, optimiser un noyau, une chaîne scientifique
│     → Mon portable. Suffisant pour 7 projets sur 15
│
├─ apprendre Slurm, le déploiement, l'administration
│     → Machines virtuelles sur un hôte, ou cluster de cartes ARM
│
├─ mesurer le passage à l'échelle MPI sur plusieurs nœuds
│     → Salles de TP de l'école, ou instances en nuage, ou stage
│
├─ programmer sur accélérateur
│     → Accès gratuit limité, ou instance à l'heure,
│       ou machine de TP de PGPU35
│
├─ mesurer sur un réseau rapide, un Lustre, un vrai cluster
│     → Stage, ou accès via un encadrant, ou tour virtuel d'ISC
│
└─ tourner sur une machine de classe nationale
      → Par un encadrant qui a des heures, ou par un stage

À retenir

Les six voies, par ordre de facilité

  1. Votre portable. Sept projets sur quinze, dont les cinq fondateurs. Ne différez pas.
  2. Des machines virtuelles ou un cluster de cartes ARM, pour tout ce qui est administration, déploiement, Slurm et MPI.
  3. Les ressources de l'école : salles de TP hors cours, matériel déclassé, machines des UE FISA. Demandez précisément, avec un encadrant et un livrable.
  4. Un stage dans un centre de calcul. La voie la plus efficace, et elle passe par vos enseignants de FISA.
  5. Les ressources en nuage, avec la règle absolue : détruire l'instance après chaque séance, et fixer une alerte de budget avant la première.
  6. Le tour virtuel de la SCC d'ISC, qui fournit l'accès à des supercalculateurs — c'est l'une des raisons de viser cette compétition en premier.

L'erreur à ne pas commettre

Attendre d'avoir accès à un cluster pour commencer. Les réflexes qui comptent — mesurer, modéliser, prédire, valider — s'acquièrent entièrement sur un portable. Une personne qui a fait les cinq projets fondateurs sur son ordinateur personnel progressera plus vite, une fois devant un supercalculateur, que quelqu'un qui y a eu accès sans avoir ces réflexes.

Sources

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