Moldex3D 高效多核与并行计算技术

新锐

对于工业界的使用者而言，模流分析最重要的三个要素就是：使用便利性、正确性与速度。三维实体模流分析技术可以提供许多传统2.5D模流分析技术所不能提供的优点，例如与CAD的整合、分析正确性、模型最少简化…等等。然而，三维模流分析在完全不简化模型的情况下，无可避免增加了许多计算上的负担，使得计算时间增长。Moldex3D所采用的高效能有限体积法(HPFVM, High-Performance Finite Volume Method)，虽然已经是目前商用CAE软件中计算效能最高的一种，但是当面临大型模具，以及客户快速分析的期望时，仍有相当大的改进空间。

Moldex3D eDesign在业界率先支持并行计算，以求大量增进分析计算效能，在最短时间内完成复杂、内含大量网格元素的模型分析数据。高效率的平行化计算核心可进行完整的充填、保压、冷却、翘曲、玻纤排向、反应射出…等计算。此外，Moldex3D eDesign并行计算技术可同时支持多CPU和丛集式计算机计算。

在计算速度的提升上，CPU的速度虽然年年推陈出新，在某种程度上可以加速计算的效率。但是单由CPU内频速度与外频速度所提升的效能，仍无法完全满足工业界对分析速度与分析复杂度的要求。例如汽车关键零组件、纤维补强复合材料成型、精密光学零件…等等，对于分析速度与复杂度的要求皆由于产业的快速变迁，而与日俱增。分析复杂度越高，所需的计算时间与内存就越多，因此现有的单CPU计算机一般来说无法完全满足工业界的需求。多核心CPU计算机组成的丛集并行计算，便成为最可行的解决方案。

Moldex3D计算丛集的节点种类可分为四种:

• 客户端节点(Client node): 负责设定计算参数, 查看Model以及计算结果
• 头节点(Head node): 负责进行并行计算的启动, 工作的排程, 以及丛集的管理
• 储存节点(Storage node): 负责储存项目分析数据以及Moldex3D程序
• 计算节点(Compute node): 负责执行并行计算
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  在一个规模较小的(仅包含四个节点的)丛集中, 其中一节点会同时具备头节点, 储存节点和计算节点的角色, 我们将它称为管理节点(Manage node)
  
  效能显着的案例探讨
  下列图表显示Moldex3D Flow并行计算在不同模型之比较。测试平台采用4个节点的丛集计算机，每个节点有一颗Intel Core i7处理器。在管理节点(Manage node)安装Windows Server 2008 R2 64bit操作系统, 而在其他3个计算节点上安装Windows 7 64Bit操作系统. 对Moldex3D Flow而言，尽管加速表现有时必须视模型几何而定，但一般加快速度成效普通仍可达9到10倍以上。充填分析通常最为耗时，因此下表可看出计算时间明显节省许多。
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  • 备注1：个案分析时间会随着不同产品类型而有所不同
    
  系統需求
  Moldex3D 的并行计算需要高运算能力的分布式系统，在计算过程中，各处理器间传送的数据量可能高达几百MB。有鉴于此，基本的软件硬系统需求如下：
  Managing Node (Head node + Storage node):
  • Microsoft Windows server 2008 R2 64bit recommended.
  • Intel Quad Core CPU, AMD Opteron based CPU. (Intel Core i7 and Xeon with Nehalem microarchitecture are recommended.)
  • 8.0 GB RAM or greater.
  • Gigabit Ethernet or greater
    
  Compute Node:
  • Microsoft Windows 7 64bit recommended.
  • Intel Quad Core CPU, or AMD Opteron based CPU. (Intel Core i7 and Xeon with Nehalem microarchitecture are recommended.)
  • 2.0 GB RAM or greater.
  • Gigabit Ethernet or greater.
    
  Network:
  • Gigabit switch or greater.
    
  
  

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