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Multi-Processor Computing

好消息 ~~~  FLOW-3D 提供使用者用多處理器作平行處理的解決方案 : FLOW-3D/MP ,此版本為應用於 Linux Clusters 的全新版本。    以下我們將分別介紹兩種多處理器的解決方案:

Shared-Memory Computers

FLOW-3D V7.7 版開始, Flow Science 便為使用者開發平行系統,這套系統應用了 OpenMP 做為其計算協定,此舉讓使用者可同時使用兩個或兩個以上的 shared-memory processors (SMP) 來執行單一程式計算。

SMP  版本的軟硬體系統需求

SMP 平行處理器版本可應用於 Windows XP & 2000, SGI IRIX, HP-UX 64-bit, IBM 64-bit 以及 Compaq Tru64 Unix 等系統。執行 SMP 平行處理器版本前,必須有一套多處理器的電腦以及由 Flow Science 提供的平行版本硬體鎖。目前 FLOW-3D 所提供的 SMP 版本為 v9.0 。

SMP 版本的優點

SMP 版本所使用的輸入檔,與一般單處理器版本完全相同,而為了解決模擬時不易收斂所開發的全新 GMRES pressure solver ,在 SMP V9.0 版本上的執行效率也比單處理器的版本來的佳。 另一個重要的優點在於 SMP 版本支援雙核心 PC 處理器,如 AMD Opteron ® 以及 Intel Xeon ® ,也支援 64 位元的處理能力。 最後, SMP 版本在執行時不需要使用者做任何額外的設定,操作方使與單處理器完全相同。

SMP 模擬的缺點

OpenMP 協定限制了硬體與軟體的架構,因此少數 FLOW-3D  的分析模擬選項無法完全達到平行處理的要求。最重要的一點,單一電腦系統所能掌控的最大記憶體大小受到了限制,因此在分析上還是有記憶體上限。 由於 SMP 版本原本的限制,在三個或三個以上的處理器系統上執行時軟體的執行效能無法等倍數增加;八個以上的處理器系統在執行 SMP 時其執行效能無法再增加。   另外,由於記憶體分享區域必須由 FLOW-3D 建立並且管理資料互通, SMP 系統所需要的記憶體會比單處理器版本大的多。大於 800 萬網格的模型系統在 SMP 系統以現有的記憶體架構就非常不容易執行成功。

New!!  FLOW-3D/MP for Linux clusters

另一個完全不同的平行處理器架構也可以用來處理大規模的計算模型,這個架構協定為 Message Passing Interface (MPI) 。基本的概念是將一『群』處理器以高速網路連結,這樣的架構能夠將計算資訊在處理器間互相傳遞,與 SMP 架構相比,這樣的架構能夠將整體的計算分配到所有的計算資源上。 Flow Science 從 FLOW-3D Version 8.2 版開始開發此架構,這個版本稱為 FLOW-3D/MP 。

FLOW-3D/MP 的軟硬體系統需求

要執行 FLOW-3D/MP ,使用者必須有滿足 cluster 架構的電腦系統 ( 處理器可以是同等級的 Xeons ® , Pentiums ® , Athlons ® 或 Opterons ® ) ,作業系統必須是 Linux Redhat 7.3 ( 或更新的版本 ), 必須有高速網路連結系統如 Gigabit Ethernet 以及足夠的 shared NFS 磁碟系統。軟體部分則需要有 FLOW-3D/MP 以及   MPI CH2 ® 。

FLOW-3D/MP 版本的優點

在目前的測試中, FLOW-3D/MP 在 8 顆處理器架構的 cluster 上能夠有 5~6 倍的執行效率,與 SMP 版本最大的不同,在於只要是 FLOW-3D   內的模擬選項均可以完成平行處理。

FLOW-3D/MP 的限制

兩個最重要的限制,在於 (1) 由於 32 位元硬體的架構限制,模型的最大網格數量為 1700 萬網格 ( 註: 64 位元開發中 ) 。 (2) FLOW-3D/MP 目前為 8.2 版 , 因此無法支援一些 V9.0 版本的新功能。這部分的版本更新也正在開發中,預計 2006 年完成。 與 SMP 版本相同,不同的模型在 MPI 版本上的執行效能也是會有差別。


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