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VALIDATION NUMÉRIQUE - LOGICIEL CADNA

POINTS CLÉS DE LA VALIDATION NUMÉRIQUE AVEC LE LOGICIEL CADNA

Les points clés du logiciel CADNA contribuent aussi bien à fiabiliser le code de calcul (simulation, embarqué) qu'à établir des pronostics de simulations à partir d'incertitudes sur les données d'entrées.

1) La validation et la mesure de la précision d'une simulation numérique :

La capacité de prédiction d’un modèle de simulation est liée à sa précision.

Or sur ordinateurs, les codes de simulation travaillent sur des données à représentation finie (codage machine), donc à précision limitée et les calculs génèrent, par les erreurs d’arrondi, des pertes de précision et des résultats faux.

Une grande précision sur ordinateur n’a de sens que si elle fournit des décimales validées.

Le logiciel CADNA est le seul outil disponible sur le marché à vous donner une mesure (par estimation) de cette précision et une validation des résultats calculés.

L’utilisation du logiciel CADNA permet de valider les spécifications d’une simulation et d’introduire la précision comme un élément de la spécification. Nous avons un outil de mesure de performance.

AVANTAGES :    
Validation des spécifications d’une simulation numérique
Intégrer la PRECISION comme élément de SPECIFICATION
Augmentation de la capacité prédictive du modèle de simulation.

2) La recherche du meilleur compromis Précision / Stabilité :

La recherche de précision est souvent confrontée à la perte de stabilité du phénomène étudié. Ceci est particulièrement vrai dans la mise au point de lois de commande en automatisme.

L’utilisation du logiciel CADNA permet de distinguer clairement les instabilités numériques des instabilités d’origine algorithmique du process.

AVANTAGE:  

Optimisation des algorithmiques et optimisation dans le choix de paramètres numériques pour le meilleur compromis Précision/Stabilité

3) Un coût réduit pour mettre la main sur l'erreur :

Le débogage numérique proposé par le logiciel CADNA permet de repérer immédiatement les lignes sources du programme applicatif à l’origine des instabilités numériques et ceci parmi des centaines de milliers de lignes sources de votre code applicatif.

AVANTAGE :  
En une exécution, toutes les instabilités numériques potentielles de votre simulation sont identifiées . Votre simulation est opérationnelle dans les plus brefs délais (TIME-TO-MARKET). C’est le DEBOGAGE NUMERIQUE

4) L'optimisation des processus itératifs :

L’analyse de la précision apportée par CADNA permet de repérer et de retirer les itérations qui ont pour origine le bruit numérique introduit par l’ordinateur : ce sont des itérations totalement superflues (boucles infinies).

Les logiciels embarqués sont fiabilisés (pas de perte de contrôle) et optimisés (temps réduit).

Les tests de débranchement et les recherches de 0 par méthodes itératives sont optimisés.

AVANTAGES : 

Optimisation du temps d’exécution du code (15 à 35 %)

Meilleure adéquation entre hypothèses et résultats de simulation
Meilleure maîtrise du temps réel et des applications embarquées

5) L'optimisation de la taille des variables :

Le logiciel CADNA effectue un suivi permanent, en cours de calcul, de la précision nécessaire, exprimée en nombre de décimales, pour chaque variable de la simulation ou du calcul en exécution.

C’est le choix opportun de la simple précision ou de la double précision et c’est l’optimisation des codes .

AVANTAGES :     
Optimisation de la taille du code pour les applications embarquées
Maîtrise de l’implémentation sur microcontrôleur d’un prototype logiciel
Suivi de la chaîne de qualité prototype - implémentation

6) L'analyse des limites de validité numérique d'un code :

L’utilisation du logiciel CADNA permet d’explorer les limites de validité numérique d’un code en faisant varier les paramètres d’entrées dans les conditions limites de validité et en analysant les pertes de précision des variables et l’apparition éventuelle d’instabilités numériques.

Exemples :    

  • Variation de la longueur d’onde électromagnétique
  • Variation du nombre de machs dans une application aéro-acoustique

AVANTAGE :
Permet de répondre à la question : « Puis-je réutiliser le code pour une nouvelle application ou dois-je concevoir un nouveau développement ? »

7) Une meilleure connaissance du modèle :

Le logiciel CADNA détecte immédiatement les cas de non-convergences numériques, c’est-à-dire le bruit numérique de l’ordinateur qui vient contredire l’évolution d’une modélisation physique.

Exemples :  

  • Maintenir la convergence indépendamment du pas du maillage
  • Analyse de bifurcations, de sauts en fréquences…
  • Accélérer le passage des phases transitoires

Avantages :
Détection des oscillations et des divergences de nature numériques
Affiner la connaissance du modèle pour extraire de nouvelles informations

8) La portabilité des codes entre différents environnements :

L’intégration du logiciel CADNA dans un code permet de garantir un résultat numérique validé, c’est-à-dire un résultat numérique identique quelques soient les environnements machines, systèmes d’exploitation , compilateurs ou systèmes embarqués . C’est donc une garantie de portabilité du code sur tout environnement.

AVANTAGES :    
C’est la garantie de portabilité du code sur tout environnement
C’est l’adéquation entre le prototypage et l’exécutable

Exemples : 

  • Portabilité du code d’un constructeur à l’autre (Sun, IBM, HP, Cray…, Implémentation IEEE, fonctions élémentaires, traitements des égalités à 0 (le zéro machine)),
  • Portabilité mono-processeur, multi-processeurs,
  • Portabilité code prototype vers code embarqué,
  • Portabilité entre les différents compilateur.

 
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