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GPU在ANSYS高性能仿真计算中的应用

2022-03-18 18:50:23 gx 7


CPU虽然有多核,但总数没有超过三位数,每个核都有足够大的缓存和足够多的数字和逻辑运算单元,并辅助有很多加速分支判断甚至更复杂的逻辑判断的硬件;

GPU的核数远超CPU,被称为众核(NVIDIA Fermi有4位数个核)。每个核拥有的缓存大小相对小,数字逻辑运算单元也少而简单(GPU初始时在浮点计算上一直弱于CPU)。

从结果上导致CPU擅长处理具有复杂计算步骤和复杂数据依赖的计算任务,如分布式计算,数据压缩,人工智能,物理模拟,以及其他很多很多计算任务等。

GPU由于历史原因,是为了视频游戏而产生的(至今其主要驱动力还是不断增长的视频游戏市场),在三维游戏中常常出现的一类操作是对海量数据进行相同的操作,如:对每一个顶点进行同样的坐标变换,对每一个顶点按照同样的光照模型计算颜色值。

GPU的众核架构非常适合把同样的指令流并行发送到众核上,采用不同的输入数据执行。

在2003-2004年左右,图形学之外的领域专家开始注意到GPU与众不同的计算能力,开始尝试把GPU用于通用计算(即GPGPU)。

GPU 加速计算是指同时采用图形处理单元(GPU) 和 CPU,以加快科学、分析、设计、消费者和企业应用程序的速度。

GPU 加速器于 2007 年由 NVIDIA 率先推出,现已在世界各地为政府实验室、大学、公司以及中小型企业的高能效数据中心提供支持。

GPU 能够为从汽车、手机和平板电脑到无人机和机器人等平台的应用程序加快速度。

总之,GPU的作用如下:

GPU最早用于提升图形计算的性能,增加图形质量。

现今GPU已经不局限于图形处理,还可以用于并行计算的加速。

计算机辅助工程(CAE)模拟让工程师能够设计更多的虚拟原型产品,因而在打造物理原型产品上花费的时间更少。更多次的反复设计可以成就更高质量的产品,通过加速模拟,GPU 能够进一步提高生产率,从而有助于缩短产品开发时间,为企业带来更具竞争力的优势。

ANSYS与 NVIDIA密切合作,以确保在 ANSYS 并行软件上运行的模拟能够达到性能。NVIDIA GPU 支持下列产品:

结构:ANSYS Mechanical 17.0支持全套特性,其中包括在多颗 GPU上运行。
流体:ANSYS Fluent 17.0能够为基于压力的耦合解算器和辐射传热模型提供GPU支持。
电磁:ANSYS HFSS 17.0支持瞬态流动仿真计算瞬时求解器。

现在利用 NVIDIA GPU 加速 ANSYS 模拟比以往任何时候都更加容易。在 17.0 版本中,所有的 HPC 许可产品(HPC、HPC Pack、HPC Workgroup)均支持 GPU。具体而言,在许可证要求这方面,每一路 GPU 被视为一个 CPU 核心。如此一来,利用现有 HPC 许可证再加上 NVIDIA GPU,即可大幅提升模拟生产率,从而能够完成更多模拟工作。

高性能计算(HPC&GPU)是未来仿真计算的发展趋势,将作为国家竞争力的重要标志之一。

GPU 作为推动高性能计算的驱动力,是高性能、低功耗的完美结合。


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