1變3神器--UltraLAB PCA并行計(jì)算加速器介紹

1變3的意思，就是把一臺(tái)超級(jí)工作站的性能，變成三臺(tái)機(jī)器的性能，神奇不，下面我們來介紹這個(gè)PCA

(一)多核并行計(jì)算存在的問題
隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷升級(jí)換代, 超級(jí)圖形工作站的CPU核數(shù)會(huì)越來越多，目前已經(jīng)到112核，但是在CAE仿真計(jì)算、科學(xué)計(jì)算、計(jì)算化學(xué)等應(yīng)用軟件，多核并行計(jì)算的核數(shù)基本都是有限多核的，不是機(jī)器核數(shù)足夠大，就能并行計(jì)算就更快，例如：HFSS理想并行計(jì)算CPU核數(shù)是28個(gè)、ABAQUS理想并行計(jì)算核數(shù)48個(gè)等。
這些仿真計(jì)算，機(jī)器核數(shù)再多，求解反倒沒有縮短，甚至變慢，
現(xiàn)實(shí)情況是，一臺(tái)超級(jí)圖形工作站，雖然硬件架構(gòu)和頻率非常高，但最大的核數(shù)無法完美發(fā)揮其計(jì)算性能。


圖1

如何更有效的利用超級(jí)圖形工作站的四顆Xeon的多核和完美的內(nèi)存帶寬，發(fā)揮最高的計(jì)算效能，西安坤隆計(jì)算機(jī)公司專注高性能計(jì)算應(yīng)用，為此開發(fā)的PCA（Parallel Computing Acclerator，并行計(jì)算加速器），工作站預(yù)裝PCA，大幅提升機(jī)器多核并行計(jì)算使用率，翻倍提升計(jì)算速度。

（二）UltraLAB PCA（并行計(jì)算加速器）介紹
西安坤隆計(jì)算機(jī)公司開發(fā)出的PCA加速器，在機(jī)器配置比較多CPU核數(shù)（通常96核以上），虛擬出多臺(tái)機(jī)器（每臺(tái)配備根據(jù)軟件并行計(jì)算的最佳核數(shù)），然后再并行計(jì)算，相當(dāng)于多臺(tái)物理機(jī)并行計(jì)算，充分利用軟件算法特點(diǎn)和機(jī)器硬件配置架構(gòu)，把一臺(tái)機(jī)器變成多臺(tái)機(jī)器并行計(jì)算，大幅提升整機(jī)仿真計(jì)算速度。


圖2

2.1 PCA介紹
對(duì)于很多CAE仿真用戶來說，需要盡量選用最新最合理硬件配置來進(jìn)行仿真求解，同時(shí)需要盡可能地共享軟件和硬件資源。例如，選用最高端工作站
4顆Xeon 鉑金8380H（共計(jì)112核）/3TB DDR4 3200 RDIMM

用于ANSYS Mechanical的仿真求解，最合理的是虛擬出2臺(tái)邏輯工作站（每臺(tái)48核/768GB）如下圖所示：


圖3  Ansys EM compute resources設(shè)置



圖4 提交工程進(jìn)行并行計(jì)算

使用者通過UltraLAB PCA加速器，一臺(tái)超級(jí)圖形工作站，虛擬出2臺(tái)或3臺(tái)或更多臺(tái)高性能工作站，對(duì)ANSYS軟件進(jìn)行并行仿真計(jì)算。
PCA加速器能夠充分利用ANSYS軟件以及計(jì)算服務(wù)器的資源，進(jìn)行仿真計(jì)算作業(yè)調(diào)度和分配。


圖5 測試結(jié)果

從圖5匯總結(jié)果，超級(jí)工作站借助PCA加速工具，求解速度提升3倍以上，

2.2 PCA技術(shù)特點(diǎn)
目前大部分圖形工作站都是單機(jī)并行計(jì)算模式,使用者是基于Windows單機(jī)軟件開始接觸和使用CAE軟件的, 隨著計(jì)算規(guī)模越來越大，對(duì)硬件配置要求也在不斷提升，但是核多出現(xiàn)了并行計(jì)算效率瓶頸

PCA加速器解決了過多CPU核無法發(fā)揮的缺陷，讓超級(jí)工作站的多核完美發(fā)揮出最大算力潛能，1臺(tái)機(jī)器變成多臺(tái)機(jī)器并行計(jì)算能力。

PCA加速器面向CAE仿真計(jì)算/科學(xué)計(jì)算/計(jì)算化學(xué)等行業(yè)，為其提供超級(jí)計(jì)算能力，同時(shí)具備后臺(tái)計(jì)算資源和完善友好的作業(yè)提交管理界面，支持多用戶多作業(yè)并發(fā)提交與管理。也支持雙機(jī)擴(kuò)展計(jì)算能力。
我們將多年的在CAE仿真計(jì)算領(lǐng)域的硬件配置經(jīng)驗(yàn)，整合到PCA系統(tǒng)。
未來2年內(nèi)，超級(jí)圖形工作站總核數(shù)估計(jì)4*96=396核以上，這樣的借助PCA加速器，求解速度提升幅度更大、更顯著。

2.3 PCA加速器應(yīng)用
PCA加速器為仿真計(jì)算（CAE）、科學(xué)計(jì)算、計(jì)算化學(xué)帶來如下的價(jià)值：

• 基于Windows計(jì)算平臺(tái)，讓完全不熟悉Linux或集群的客戶無技術(shù)屏障，更易使用；
• 支持多用戶共享使用,共享軟件資源和硬件資源；
  
• 支持更大范圍的應(yīng)用軟件的并行加速應(yīng)用；
  
• 可選雙機(jī)擴(kuò)展，大幅加速仿真；
  
• 完全免命令行提交作業(yè)和維護(hù)集群,不需要IT部門的額外費(fèi)用，不需要專門的系統(tǒng)管理員；
  

2.4 PCA支持應(yīng)用軟件列表

2.5 PAC運(yùn)行環(huán)境

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