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          解決方案

          GPU顯卡并行

          編輯:超算網絡信息中心 信息來源:本站原創 發布時間:2014年02月21日 瀏覽

          超算顯卡并行有限元分析系統

          (SciFEA-GPU)—新一代GPU/CPU混合架構并行有限元分析系統

          超算顯卡并行有限元分析系統(簡稱SciFEA-GPU)是北京超算自主開發的一款基于GPU/CPU混合架構的有限元分析系統?;贕PU和CPU兩種不同架構處理器的結合,組成硬件上的協同模式;通過實現GPU和CPU的混合編程,由CPU負責執行順序型的代碼,由GPU來負責密集的并行計算實現高效有限元分析。

          同時SciFEA-GPU軟件按照全新的可裝配的思路進行開發,充分利用軟件的可重用性,大大降低了軟件開發的難度,增加了軟件的可靠度。SciFEA-GPU軟件的設計架構體現了數值模擬軟件個性化發展方向,為用戶提供了一種按需選擇的高性能計算新模式。

          什么是顯卡并行?
          “GPU/CPU協同并行計算技術”源于一個常識性的概念:“普通的微機有兩個處理器”。
          1)CPU---稱為中央處理器;
          2)GPU---Graphic Processing Unit,“圖形處理器”。常用于顯示而稱為顯卡。


          單核cpu、雙核cpu、多核cpu、GPU不同架構處理器的計算處理方式
          不同架構處理器的計算處理方式

          GPU微架構示意圖

          GPU/CPU協同并行計算
          1)硬件協同:將GPU和CPU兩種不同架構的處理器結合在一起,組成硬件上的協同模式;
          2)軟件協同:在應用程序編寫上實現GPU和CPU的協同配合的并行計算。由CPU負責執行順序型的代碼,如操作系統、數據庫等應用,而由GPU來負責密集的并行計算;
          3)CPU和GPU各司其職,大幅度提高集群系統的總體計算效能。

          SciFEA-GPU 的優勢
          SciFEA-GPU現有同類軟件
          使用簡單系統大、界面分支多
          模塊獨立,按需選擇模塊是整個系統的一部分,不易分拆
          數據結構靈活,易于擴展調整數據結構難度大
          多物理場緊密耦合不同大系統之間小模塊的松散耦合
          單機解百萬階規模需要機群系統,成本高

          SciFEA-GPU功能模塊包
          超算有限元分析系統(SciFEA-GPU)
          計算包包含模塊名稱
          彈性包二維彈性平面應力、二維彈性平面應變、二維彈性軸對稱、三維彈性空間問題、二維正交各向異性、三維正交各向異性
          塑性包二維塑性平面應力、二維塑性平面應變、軸對稱塑性、三維塑性空間問題 
          結構包二維桁架、三維桁架、二維剛架、三維剛架、二維板殼、三維板殼 
          粘彈性包二維Maxwell、三維Maxwell、二維Kelvin、三維Kelvin、二維標準線性固體、三維標準線性固體 
          傳熱包二維穩態傳熱、三維穩態傳熱、軸對稱穩態傳熱、二維瞬態傳熱、三維瞬態傳熱、軸對稱瞬態傳熱 
          滲流包二維穩態滲流、三維穩態滲流、二維無壓滲流、三維無壓滲流、二維非達西滲流、三維非達西滲流 
          電磁包二維穩態電場、三維穩態電場、二維穩態磁場、三維穩態磁場、二維穩恒電流場 
          土力學包二維Biot固結、三維Biot固結、二維Duncan、三維Duncan 
          熱固耦合包二維穩態熱彈性、三維穩態熱彈性、二維瞬態熱彈性、三維瞬態熱彈性、軸對稱穩態熱彈性、軸對稱瞬態熱彈性

          其他模塊自定義軸對稱穩態傳熱; 三維桁架振動; 二、三維瞬態達西滲流模擬; 二、三維非達西滲流Forchheimer模型; 二維薛定鄂能譜方程; 二、三維輻射換熱; 非飽和土壤滲流模擬; 三維彈性變形模擬; 二、三維材料擴散模擬; 填埋場熱流固耦合模擬; 二、三維各向異性穩態滲流; 倒梁法計算內力; 二、三維非線性溫度滲流耦合; 二、三維非線性溫度滲流變形耦合; 彈性波傳播模擬; 二、三地震彈性位錯變形; 燃料電池模擬

          不同規模時SciFEA-GPU與普通CPU計算求解時間對比
          不同規模時SciFEA-GPU與普通CPU計算求解時間對比

          后處理
          SciFEA-GPU的前后處理器采用歐洲工程數值模擬國際中心開發的GID軟件。GID軟件具有全面的幾何建模、網格劃分、CAD數據導入、后處理結果顯示等功能。GID采用類似于CAD的操作模式,用戶在使用GiD創建復雜模型問題時,會感受到前所未有的方便和輕松。它易于操作、方便靈活、直觀便捷。

          前后處理

          應用價值
          普通PC配置Nvidia C1060顯卡或Fermi顯卡即可實現桌面級超級計算
          計算模塊完全獨立,用戶只須選擇關心的計算模塊,降低應用成本
          沒有復雜的模型選擇分支,操作簡單易行
          全中文菜單,便于理解和應用
          豐富的計算實例,用戶以實例為向導,可快速上手
          超算團隊熟悉有限元計算整個流程,為用戶在計算模擬各環節提供支持

          基于超算顯卡并行計算咨詢
          提供顯卡并行軟硬件配置解決方案;
          面向工程和科學計算提供顯卡并行計算服務;
          面向高校和研究院所提供顯卡并行軟件模塊定制;
          提供用戶計算軟件顯卡加速技術支持和軟件服務。

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