クラウドの計算能力を最大限に活用する上でのソフトウェアの重要な役割

エンジニアリング上の大規模な問題を解決するための並列パフォーマンスのスケーラビリティに関しては、ハードウェアに重点が置かれています。 大規模に分割された CFD または FEA モデルを多くのノードに分散する場合、ノード数が増加するにつれて、低遅延ネットワークの重要性が飛躍的に高まります。 ただし、今日の投稿では、ハードウェアから注意を移し、一部の独立系ソフトウェア ベンダー (ISV) がソフトウェア側で計算コアのアイドル状態を最小限に抑えるために行っていることを簡単に見ていきたいと思います。
コンバージCFD
Convergent Science の CONVERGE CFD コードは、従来とは異なるアプローチを採用し、Adaptive Mesh Refinement (AMR) をソルバーに実装しています。 AMR は CONVERGE に固有のものではなく、次のようなオープン ソース コードを含む多くのソフトウェアに実装されています。 ジェリス–ただし、CONVERGE の主なアプリケーションの XNUMX つは内燃エンジンであり、移動境界と高勾配は AMR を使用するのに最適なアプリケーションです。
内燃機関では、勾配の高い場所がバルブからインジェクター先端、そして噴霧領域に移動する場合があります。 非定常解を取得し、これらの高勾配の場所で高い忠実度を維持するには、直交メッシュ要素を 8 つの小さな要素に複数回再分割することがあります。
一般に、個々のコンピューティング コアは、他のコアとの通信を最小限に抑えるために、ドメインの連続領域を解決するため、ドメインに追加される新しい要素は必ず XNUMX つのコアに追加されます。 これらを差し引くと、解決すべき要素が少なくなるという計算上の利点が得られるのは XNUMX つのコアだけになる可能性があります。 組み込みの負荷分散アルゴリズムがなければ、AMR は大きな負荷不均衡を引き起こす可能性があります。 もちろん、ロード バランシング自体には計算時間がかかるため、CONVERGE ユーザーは、すべてのコアにわたってセルのバランスを再調整する時間間隔を指定できます。

要約すると：

• AMR は、静的にメッシュ化されたドメインと比較して、全体の計算コストを削減し、ソリューションの精度を向上させます。
• AMR は、計算コストの高い領域がシミュレーション全体を通じてコストがかからないようにする
• AMR設定は、ユーザーが望むソリューションの精度に合わせてカスタマイズ可能
• 組み込みのロード バランシングにより、他のコアが計算コストの高い領域を解決するのを待ってコアがアイドル状態になることがなくなります。

CONVERGE は Rescale でオンデマンドで利用でき、わずか 4 つの簡単なステップでこれまでよりも簡単に実行できるようになりました。
(1) 分析リストから CONVERGE を選択します
(2) コア数を選択します
(3) 入力ファイルのzipファイルをアップロード
(4) 「送信」をクリックしてジョブを実行します。
LS-DYNA
機械的な問題を解決する場合、非線形ジョブは、解決するのに最も計算コストがかかるジョブの XNUMX つです。 最高の非線形ソルバーは LS-DYNA です。これは Livermore Software Technology Corporation (LSTC) によって開発され、その優れた評判により多くのサードパーティ パッケージに統合されています。 Convergent Science と同様に、LSTC はソルバーの開発に主な取り組みを集中しています。
可塑性や大きな変形を扱う機械的問題には、非線形ソルバーが必要です。 このタイプのシミュレーションの主な用途の XNUMX つは、衝突テスト シミュレーションです。 衝撃点では最も多くの変形が見られ、解決に最も多くの計算が必要になります。 従来の再帰座標二等分法 (RCB) アプローチでは、最も幅の広い軸に沿ってドメインを分割し、車の前部を XNUMX つのコアで解決し、変形が見られない車の残りの部分は他のすべてのコアで解決します。ノード。 この種のパーティショニングにより、負荷の不均衡が悪化します。
解決策として、LS-DYNA ではユーザーがいくつかの分解設定を指定できるようになります。 たとえば、これによりユーザーは自動車モデルのドメインを縦方向の小さな断片に分割することができます。 この種の分解により、正面衝突をモデル化するときに、計算コストのかかる領域がすべてのコアに分散されます。 側面衝突衝突シミュレーションでは、この分解によるメリットは得られません。 より詳細な説明が見事に説明されています こちら.
Rescale では、ユーザーは「pfile」を指定して分解パラメータを追加できます。 pfile には、滑り接触のあるパーツ (パート 6) と特定の方向のスケール係数 (y を 24x でスケール) を指定する定義が含まれる場合があります。

デコンプ { シリスト 6 sy 24 }

Rescale で pfile を使用するには、分析コマンド ラインから pfile を指定します。 7.1.1 コア (64 つの dmp ランクがそれぞれ 8 つの smp スレッドを使用) で単精度 mpp-hybrid (バージョン 8) クラッシュ シミュレーションを実行するには、Rescale ユーザーは次のコマンドを実行します。

ls-dyna -n 8 -s 8 -i input.k -p single -a "memory=2000m p=pfile" -v 7.1.1

要するに：

• LS-DYNA の RCB 分解アルゴリズムにより、重要なモデル部分のカスタム仕様と 1 つ以上の軸に沿ったスケーリングが可能になります
• LS-DYNA は、非常に大きな問題を最も効率的に拡張するために MPI と openMP テクノロジーを使用するハイブリッド mpp ソルバーを提供します
• カスタム分解設定は pfile で簡単に設定できるため、分解を実験するとき、ユーザーは大きなモデル ファイルを変更して再アップロードする必要がなく、小さなファイルを Rescale に再アップロードするだけで済みます。

LS-DYNA と CONVERGE はどちらも、Rescale で短期または時間単位のオンデマンド ライセンスで利用できます。 お問い合わせください これらのソフトウェアを Rescale で実行することに興味がある場合は、