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超算顯卡并行分析有限元系統SciFEA-GPU

編輯:SciFEA開發二部 信息來源:本站原創 發布時間:2014年05月07日 瀏覽

超算顯卡并行有限元分析系統(簡稱SciFEA-GPU)是北京超算按照全新的可裝配的思路進行開發的新一代有限元軟件。SciFEA-GPU軟件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新模式。

2010北京超算在全國有限元軟件行業中,首個推出了顯卡并行計算產品SciFEA-GPU,GPU技術極大地提高了SciFEA的計算能力及規模,讓“桌面級超級計算”變成現實。GPU/CPU協同并行計算具有以下顯著優勢:

1、運算速度快,可以提高接近一個數量級;
2、降低硬件成本,一塊顯卡計算能力與十臺PC-Cluster相當;
3、節電,功耗約為同等計算量的十分之一;
4、避免機群方式的占用空間,一臺工作站實現桌面并行計算;
5、維護簡單,無需機群管理與維護。

超算有限元顯卡并行分析系統(SciFEA-GPU)可用于機械、土木工程、電氣、電子、熱能、航空航天、國防軍工、生物醫藥、水利、石油化工、地質、能源等專業領域的有限元計算分析。也可用于高校研究所等單位的有限元教學與科研。
 

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

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