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Simulation

Über die Bedeutung der Skalierbarkeit bei CAE-Programmen

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Beispiele aktueller Entwicklungen

Es folgen einige Beispiele, die Entwicklungen in speziellen Bereichen des CAE demonstrieren:

Andauernde Optimierung der Software

Ansys arbeitet eng mit Herstellern wie Intel und NVIDIA zusammen um die Zuordnung des für Simulationen nötigen Rechenaufwands auf die Ressourcen des Computers zu verstehen und zu optimieren. So werden beispielsweise neue Compiler-Optionen eingesetzt, Prozessorverbindungen geknüpft und die Verteilung des Rechenaufwandes auf die verschiedenen Prozessoren wird dynamisch ausbalanciert und angepasst. Nutzer von Ansys Mechanical können gemischt CPU-Kerne und multiple GPUs nutzen um die meisten Rechenabläufe ihrer Simulationen zu beschleunigen. In R15.0 unterstützt Mechanical zudem Intel’s Xeon Phi Coprozessoren. Darüber hinaus demonstriert die GPU-Unterstützung im CFD-Löser Ansys Fluent die Bemühungen, neue und fortschrittliche Technologien wie GPU für den Anwender nutzbar zu machen um seine Simulationen noch zeiteffizienter zu gestalten.

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Skalierbarkeit und die Zukunft von HPC

Welchen Weg muss die Softwareentwicklung einschlagen damit der Anwender seine Simulationen noch besser nutzen kann? Zwar stellt Ansys mit der aktuellen Version R15.0 Rechenleistungen mit 15.000 Kernen für große (100 Millionen und mehr Zellen) CFD-Modelle bereit, doch das Ziel liegt bei paralleler Leistung mit 50.000 Kernen und mehr. Außerdem muss die Skalierbarkeit weiterhin optimiert werden, denn die Anzahl der Rechenkerne je Prozessor steigt ständig und die Grenze zwischen CPUs und GPUs beginnt zu verwischen.

Die Ausweitung von Parallelität und HPC-Leistung in allen Aspekten des Simulationsprozesses. Von der Vernetzung über das Setup, das Datenmanagement und die Ergebnisvisualisierung bis zu automatisierten Optimierungstechniken – mehr Leistung ist in allen Bereichen des CAE gefragt. Gute Skalierbarkeit bei paralleler Netzerzeugung für die Erstellung von Tetraeder/Prismen-Gitternetzen ist in R15.0 bereits umgesetzt. Zwar ist die Leistung vom jeweiligen Einzelfall abhängig, doch bei der Erstellung eines Netzes mit 42 Millionen Zellen auf acht Rechenkernen wurden 92 % Skalierbarkeit festgestellt.

Benutzerfreundlichkeit von HPC-Lösungen

Die Entwicklung geht in Richtung einheitliche Arbeitsumgebung – für alle Simulationsdisziplinen übergreifend – um die parallelen Rechenaufgaben der Anwender zu definieren, auszuführen und zu überprüfen. Um Unterbrechungen und deswegen gescheiterte Berechnungen zu vermeiden wird gemeinsam mit Hardware-Partnern ständig daran gearbeitet, die Software robuster in Bezug auf Hardware-Probleme zu machen, solche Probleme zu finden und dynamisch zu lösen. Durch die Vereinfachung der Cluster-Installation wird die Handhabung von HPC-Lösungen weiter verbessert. Um vorkonfigurierte und für die Software optimierte Architekturen, einschließlich Remote-3D-Visualisierung sowie Cluster- und Ressourcenmanagement, zu schaffen, arbeitet Ansys unter anderem mit IBM zusammen.

Diese Entwicklungen zeigen, dass kontinuierliches Engagement der Anbieter zur Verbesserung der Leistung und Möglichkeiten von HPC dem Anwender immer höhere Grade der Simulationsgenauigkeit, neue Erkenntnisse im Entwicklungsprozess und stetige Innovationen ermöglichen. (mz)

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Link: Ansys HPC

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