1變3神器--UltraLAB PCA并行計算加速器介紹

1變3的意思，就是把一臺超級工作站的性能，變成三臺機器的性能，神奇不，下面我們來介紹這個PCA

(一)多核并行計算存在的問題
隨著計算機硬件的不斷升級換代, 超級圖形工作站的CPU核數(shù)會越來越多，目前已經(jīng)到112核，但是在CAE仿真計算、科學計算、計算化學等應用軟件，多核并行計算的核數(shù)基本都是有限多核的，不是機器核數(shù)足夠大，就能并行計算就更快，例如：HFSS理想并行計算CPU核數(shù)是28個、ABAQUS理想并行計算核數(shù)48個等。
這些仿真計算，機器核數(shù)再多，求解反倒沒有縮短，甚至變慢，
現(xiàn)實情況是，一臺超級圖形工作站，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)揮其計算性能。


圖1

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

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


圖2

2.1 PCA介紹
對于很多CAE仿真用戶來說，需要盡量選用最新最合理硬件配置來進行仿真求解，同時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臺邏輯工作站（每臺48核/768GB）如下圖所示：


圖3  Ansys EM compute resources設置



圖4 提交工程進行并行計算

使用者通過UltraLAB PCA加速器，一臺超級圖形工作站，虛擬出2臺或3臺或更多臺高性能工作站，對ANSYS軟件進行并行仿真計算。
PCA加速器能夠充分利用ANSYS軟件以及計算服務器的資源，進行仿真計算作業(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技術特點
目前大部分圖形工作站都是單機并行計算模式,使用者是基于Windows單機軟件開始接觸和使用CAE軟件的, 隨著計算規(guī)模越來越大，對硬件配置要求也在不斷提升，但是核多出現(xiàn)了并行計算效率瓶頸

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

PCA加速器面向CAE仿真計算/科學計算/計算化學等行業(yè)，為其提供超級計算能力，同時具備后臺計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。也支持雙機擴展計算能力。
我們將多年的在CAE仿真計算領域的硬件配置經(jīng)驗，整合到PCA系統(tǒng)。
未來2年內(nèi)，超級圖形工作站總核數(shù)估計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加速器應用
PCA加速器為仿真計算（CAE）、科學計算、計算化學帶來如下的價值：

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

2.4 PCA支持應用軟件列表

2.5 PAC運行環(huán)境

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