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La guida definitiva al calcolo Abaqus

Avere il giusto sistema Abaqus può fare la differenza tra la convalida del progetto che richiede ore o giorni, e questo si traduce molto rapidamente in denaro. Purtroppo, Abaqus Le prestazioni del sistema (e il prezzo) possono essere molto sensibili a ciò che si intende simulare.

Per questo motivo, consigliamo vivamente di parlare con il vostro VAR Abaqus e con il costruttore del sistema prima di acquistare qualsiasi cosa. Ma se volete affrontare la conversazione con cognizione di causa, se state pensando di costruire per voi stessi o se siete professionisti IT che costruiscono sistemi Abaqus, questa guida è per voi. Villustreremo come Abaqus risponde ai vari componenti di un computer, vi diremo quali sono le stranezze da tenere d’occhio e stabiliremo alcune aspettative.

Indice dei contenuti

Sistema operativo

Che differenza fa il sistema operativo?

Anche se non si tratta di un problema di hardware, quale sia il sistema operativo migliore per Abaqus è una domanda frequente. Linux ha meno overhead ed è preferibile se si ha bisogno di ogni singola goccia di prestazioni, ma sia Linux che Windows sono perfettamente in grado di farlo. La scelta del sistema operativo tra Linux e Windows è meno importante dell’hardware effettivo.

Raccomandazioni sui sistemi operativi per Abaqus

Linux, Windows 10 e Windows 11 funzionano tutti bene con Abaqus.È meglio lasciare la macchina indisturbata durante la risoluzione. Non utilizzatela per altre attività impegnative (come il funzionamento di SOLIDWORKS o la preelaborazione di un altro modello FEA di grandi dimensioni) mentre Abaqus è in esecuzione. Su consiglio di Dassault Systèmes, si consiglia di utilizzare Windows 11 per Intel 12. th e 13 th generazione di CPU Core a causa della loro stile big.LITTLE architettura di base.

Processore

Che differenza fa il processore?

Abaqus può risolvere su un solo core della CPU, ma si noteranno immediatamente grandi aumenti di velocità consentendo a più core di contribuire. Questo aumento diminuirà con l’aumentare del numero di core a causa di elaborazione parallela overhead. Il tasso di diminuzione dei rendimenti dipenderà anche dalle specifiche della simulazione, con le simulazioni esplicite che scalano meglio. Anche la velocità del core (frequenza) è importante per Abaqus. Velocità di core più elevate possono aumentare le prestazioni in modo più lineare, senza aggiungere overhead multi-core.

 

Parametri di analisi Abaqus da 1 a 16 core di CPU

Questa analisi implicita non lineare di Abaqus, piuttosto pesante, è ben scalabile fino a 16 core e probabilmente oltre.

Anche la quantità di cache L3 di un processore può influire sulle prestazioni di Abaqus/Explicit. L’aumento è significativo nelle workstation a singolo socket, ma particolarmente notevole nelle situazioni di calcolo distribuito. AMD ha iniziato a distribuire processori con quantità estreme di cache (che chiama “3D V-Cache”) per scopi come questo. Nella diapositiva sottostante, un sistema multi-nodo ad alta cache che risolve i benchmark Abaqus/Explicit e13 ed e14 scala in modo più lineare del solito man mano che si aggiungono nodi:

La presentazione di AMD 2023 SIMULIA sui suoi processori evidenzia i vantaggi della cache L3.

I sistemi multi-nodo per Abaqus/Explicit scalano meglio quando i processori hanno più cache L3. Diapositiva per gentile concessione di Presentazione della conferenza degli utenti SIMULIA Americas 2023 di AMD.

Avvertenze sui processori e Abaqus

L’aggiornamento del processore scelto per Abaqus può comportare due costi: il costo del processore migliore e il costo della licenza di calcolo del core Abaqus aggiuntivo. Con macchine di classe business che partono da CPU a otto core, è molto probabile che un utente iniziale di Abaqus abbia più core di quanti ne abbia a disposizione per il calcolo., quindi l’aggiunta di prestazioni del processore richiederebbe solo una licenza aggiuntiva per utilizzare appieno la CPU di cui già dispone. Una volta che l’acquisto di un processore è intenzionale, si può essere molto più consapevoli di cosa si sta acquistando e perché. A quel punto, è meglio consultare il vostro VAR.

Il numero di core del processore e la velocità di clock del core hanno (teoricamente) una relazione inversa, quindi se si acquista un processore con un numero di core sostanzialmente superiore a quello che si intende utilizzare per Abaqus, si potrebbe acquistare un processore inferiore per i propri scopi. Confrontate il 6444Y con il 6442Y qui sotto: 16 core a 3,60 GHz contro 24 core a 2,60 GHz.

Un elenco dei processori Intel Xeon che evidenzia la loro velocità di clock di base.

Si noti che le velocità di clock più elevate hanno il numero di core più basso.

Tenete presente che stiamo parlando di core fisici del processore, non di core raddoppiati. thread che nasce da multithreading simultaneo. Questa funzione, chiamata Hyperthreading da Intel e SMT da AMD, non è utile ad Abaqus e deve essere disattivata manualmente nel BIOS di ogni nuova macchina.

Elenco dei processori AMD EPYC che distingue i core dai thread.

Un Tabella delle specifiche del prodotto AMD EPYC distingue i core fisici dai thread (due thread per core) quando l’SMT è attivato.

Raccomandazioni

Il processore migliore per il vostro Abaqus è un equilibrio tra i vantaggi delle vostre simulazioni specifiche e quelli consentiti dal vostro budget per l’hardware e le licenze di Abaqus. Spiegate le vostre intenzioni di simulazione al vostro VAR Abaqus e questi potrà fornirvi una raccomandazione personalizzata (compresi i necessari strutturazione della licenza) grazie alla loro conoscenza di Abaqus e forse anche al benchmarking. Potrebbero anche consigliare una soluzione di calcolo cloud o ibrida on-cloud/on-premise.

Per definire le aspettative (e non come raccomandazione), una CPU a 8-16 core con un’elevata velocità di clock per core è spesso una scelta comoda per una workstation CAE di medie dimensioni. Intel Core, Intel Xeon, AMD Ryzen, AMD Threadripper e AMD EPYC sono tutte linee di processori valide, ma come soluzioni aziendali che offrono anche opzioni di memoria superiori (continuate a leggere per saperne di più), Xeon e EPYC sono le opzioni più affidabili e performanti.

Scheda grafica

Che differenza fa la scheda grafica?

Accelerazione GPU può rendere Abaqus più veloce di quanto non lo sarebbe altrimenti. Tuttavia, ci sono delle regole importanti. Solo alcuni solutori (come il solutore implicito e l’eigensolver AMS) sono adatti all’accelerazione via GPU e il modello da risolvere deve essere di grandi dimensioni. Inoltre, Abaqus richiede una GPU a “doppia precisione”, il che significa che solo alcune SKU selezionate di ciascun produttore (NVIDIA e AMD) saranno all’altezza del compito.

Scala delle prestazioni del solutore quando si usa una GPU con Abaqus/Standard.

L’aggiunta di una GPU a questa soluzione Abaqus single-core riduce il tempo di risoluzione del 75%.

Abaqus/CAE, il preprocessore di Abaqus, non è molto esigente nei confronti della GPU. Qualsiasi GPU per workstation CAD sarà più che sufficiente e, sebbene non possiamo raccomandarlo ufficialmente, molti si accontentano anche di GPU da gioco.

Avvertenze sulle schede grafiche e Abaqus

L’elenco delle schede grafiche che dispongono della necessaria capacità di doppia precisione (FP64) è molto breve. Include ad esempio la NVIDIA H100 (ex serie Tesla) e la NVIDIA Quadro GV100. La capacità FP64 è tipicamente limitata a uno o due prodotti di punta per generazione. La maggior parte di queste schede ha un costo a cinque cifre e la maggior parte (ma non tutte) sono raffreddate passivamente, il che significa che sono fatte per la sala server.

Specifiche ufficiali di NVIDIA A100

Specifiche ufficiali di NVIDIA A10.

La scheda tecnica ufficiale dell’NVIDIA A100 orientato al calcolo (a sinistra) elenca le prestazioni in doppia precisione (FP64). Quella di NVIDIA A10, orientata all’AI e al rendering (a destra), non lo fa.

Una GPU incentrata sul CAD, come la NVIDIA RTX A6000 o la NVIDIA Quadro P2200, può essere attivata in una soluzione Abaqus, ma non la accelererà in modo apprezzabile.

Raccomandazioni

Data l’entità dell’acquisto e la rarità dell’esigenza, consultate il vostro VAR prima di investire in una GPU per Abaqus. Potrebbe valerne la pena, ma è importante essere sicuri che l’esigenza sia reale e che venga acquistata la GPU giusta.

In genere una GPU può essere aggiunta a un sistema in qualsiasi momento dopo l’acquisto, quindi potrebbe diventare un’opzione nuovamente valida man mano che l’uso di Abaqus diventa più sofisticato. La nostra azienda di consulenza, che esegue spesso analisi implicite di grandi dimensioni, ha tratto grande vantaggio dall’accelerazione via GPU nel corso degli anni (il benchmark qui sopra è un esempio reale).

Quanto fa la differenza la RAM?

La cosa più importante per la memoria è avere una capacità sufficiente. Se è così, Abaqus funzionerà alla grande. In caso contrario, il solutore esplicito non funzionerà affatto o il solutore implicito inizierà a scrivere file temporanei sul disco, rallentando notevolmente la simulazione (e consumando il disco nel tempo). La quantità di memoria necessaria può essere visualizzata nella diagnostica quando si avvia un lavoro Abaqus.

Il solutore Abaqus/Standard fornisce una stima dell'utilizzo della memoria.

Abaqus/Standard indica la quantità di memoria necessaria per l’esecuzione (al centro) e per mantenere l’intera simulazione in memoria (a destra).

Il solutore Abaqus/Explicit fornisce una stima dell'utilizzo della memoria.

Abaqus/Explicit indica anche la quantità di memoria che utilizzerà.

Anche la velocità della memoria, espressa in MHz o MT/s, può essere importante. È raro che venga data la possibilità di scegliere la velocità della memoria, soprattutto nel settore delle workstation, ma una memoria più veloce può fornire un piccolo aumento delle prestazioni.

La memoria del sistema canale di memoria Il conteggio è una proprietà della CPU, ma questi canali di memoria sono popolati, naturalmente, da moduli di memoria (chiamati DIMM). Ogni canale ha due slot DIMM. Le CPU di fascia consumer offrono due canali (e quindi quattro slot DIMM), mentre le CPU di fascia workstation e server (le linee Xeon, Threadripper ed EPYC) possono raggiungere la doppia cifra. Quattro canali sono comuni per le workstation. I nostri test preliminari suggeriscono che una maggiore larghezza di banda della memoria (cioè i canali) può fornire vantaggi significativi al solutore esplicito di Abaqus, ma non a quello implicito. Tuttavia, non siamo in grado di dire come questo beneficio possa o meno essere scalato a un numero di canali molto elevato (oltre 10).

Una figura del whitepaper di Dell/Intel mostra una configurazione ottimale dei moduli di memoria.

Libro bianco Dell EMC Memoria bilanciata con i processori scalabili Intel® Xeon™ di seconda generazione visualizza le configurazioni di memoria preferite per quanto riguarda i canali di memoria e il modo migliore per popolarli (la Figura 6, due per canale, è l’ideale).

Codice di correzione degli errori (ECC) sulla memoria è una funzionalità di sistema limitata alle soluzioni professionali e richiede moduli di memoria ECC. L’ECC non influisce in modo apprezzabile sulle prestazioni. Se non si dispone della correzione degli errori, è possibile che si verifichi un errore numerico, ma è improbabile che ciò causi problemi alla stragrande maggioranza degli utenti di Abaqus. Le workstation professionali includeranno quasi certamente l’ECC.

Intel Ark fornisce dettagli sul supporto di memoria di un processore.

Intel e AMD hanno pagine web per ciascuna delle loro CPU che forniscono informazioni importanti sulle configurazioni di memoria supportate da quella CPU.

Avvertenze sulla memoria e Abaqus

La quantità di RAM di cui Abaqus ha bisogno può variare in modo molto significativo a seconda del tipo di simulazione che si sta eseguendo e può avere poco a che fare con il tempo di esecuzione della simulazione. Assicuratevi di controllare tutte le analisi comuni: le analisi modali possono essere un enorme spreco di memoria e il solutore implicito in genere richiede molto più del solutore esplicito. Per avere bisogno di centinaia di giga di RAM per il solutore esplicito, è necessario entrare nel campo delle analisi modali. simulazione di collisione tra più auto.

Avere una capacità di memoria in eccesso è importante per salvaguardarsi da eventuali rallentamenti se una delle analisi è un’esubero di memoria, ma un eccesso maggiore non si traduce in una maggiore velocità. In altre parole, se Abaqus utilizzerà solo 27 GB di RAM, funzionerà allo stesso modo sia che il sistema abbia una capacità di 32 GB che di 192 GB.

Evitate qualsiasi configurazione di memoria con un numero dispari di DIMM. Ciò potrebbe produrre prestazioni inferiori alla norma, soprattutto con le DDR4.

Il configuratore di sistema consente una configurazione di memoria non ottimale.

La configurazione superiore è sconsigliata sia per la capacità (16 GB) che per il numero di moduli (uno).

Raccomandazioni

Parlate con il vostro VAR per assicurarsi di non configurare una quantità di memoria troppo bassa o troppo alta. La RAM può diventare molto costosa, quindi non è saggio acquistare troppo. Quel budget potrebbe diventare un aggiornamento della CPU. Con l’acquisto iniziale, è prudente riempire tutti i canali di RAM, ma solo uno dei due slot disponibili per ogni canale. In questo modo si massimizzano le prestazioni e si hanno a disposizione slot DIMM da utilizzare in caso di necessità.

I configuratori di sistema OEM non dicono quanti canali di memoria ha una CPU, ma è facile cercare su Google il nome del modello e scoprirlo da fonti ufficiali come Intel Ark o il file Centro risorse prodotti AMD (la colonna dei canali di memoria deve essere attivata manualmente).

Un configuratore di sistema consente di raggiungere una certa capacità di memoria in diversi modi.

Questo configuratore consente di raggiungere 128 GB di memoria con due, quattro o otto moduli. La CPU ha quattro canali di memoria, quindi l’opzione intermedia è la scelta ottimale al primo acquisto.

Per stabilire le aspettative, (anche in questo caso non si tratta di una raccomandazione) 64 GB di RAM sono un buon punto di partenza per la maggior parte degli utenti. Per il nostro consulenza FEA, le nostre macchine più grandi hanno fino a 192 GB di memoria, quindi (in pratica) non dobbiamo mai preoccuparci di esaurirla.

Storage

Quanto fa la differenza lo storage?

Il giusto tipo di memoria garantisce una lettura/scrittura relativamente istantanea dei file nelle fasi di preelaborazione, lancio del solutore e postelaborazione.. Indipendentemente dalla qualità dei dischi di archiviazione, è meglio disporre di una quantità di RAM tale da non dover mai essere utilizzata per i file temporanei (“scratch”), perché questo scenario rallenterà sempre in modo significativo l’analisi. Ma se si arriva a questo punto, avere il giusto tipo di memoria può avere un impatto di una notte e un giorno sulla profondità del rallentamento.

La cosa più importante è sapere la differenza tra unità a stato solido e hard disk, ma in definitiva si riduce a questo: I dischi rigidi (HDD) sono lenti e le unità a stato solido (SSD) sono veloci, quindi è meglio scegliere queste ultime..

Avvertenze sull’archiviazione e Abaqus

Le unità a stato solido sono disponibili in due protocolli: SATA e NVMe. NVMe (talvolta indicato come “PCIe”) è molto più veloce e più recente di SATA. Un’unità NVMe viene sempre fornita nel fattore di forma m.2, che è un piccolo PCB che si collega direttamente alla scheda madre. Un’unità SSD SATA viene spesso fornita nel formato da 2,5″, che si collega alla scheda madre tramite cavi SATA. Il fattore di forma non ha alcun impatto sulle prestazioni, ma il protocollo sì.

Due fattori di forma delle unità SSD sul sito Samsung.

Lo storefront di Samsung vende sia SSD SATA da 2,5″ (a sinistra) che SSD NVMe m.2 (a destra).

La maggior parte dei configuratori vi guiderà (se non vi limiterà) verso le configurazioni ideali: un’unità SSD NVMe per l’unità primaria o “di avvio” o “OS”, con opzioni HDD ad alta capacità per l’archiviazione a lungo termine.

La sezione SSD di un configuratore di sistema.

I configuratori di sistema vogliono mantenere il sistema operativo sull’unità più veloce, e per una buona ragione.

Raccomandazioni

Una macchina destinata ad Abaqus dovrebbe avere un’unità SSD NVMe/PCIe per il sistema operativo, le applicazioni (compreso Abaqus e la sua cartella di file scratch) e i dati di lavoro (i mazzi di input e i database dei risultati). Tutte queste cose possono stare sulla stessa unità, purché sia un’unità SSD e non si riempia troppo. Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto, 1 TB è il minimo consigliato per l’unità di archiviazione principale. Le unità HDD di grandi dimensioni per l’archiviazione profonda possono essere utili, ma l’utente deve fare attenzione a non eseguire analisi o post-elaborazioni da tali unità.

Sistemi raccomandati

Abaqus è molto sensibile al tipo di simulazione che si sta effettuando. La buona notizia è che all’interno di questi tipi di simulazione, il calcolo è abbastanza prevedibile e Abaqus fornisce un buon feedback sull’uso delle risorse. Ciò significa che una conversazione con un VAR Abaqus esperto può produrre una configurazione ottimizzata per il vostro caso d’uso, il vostro budget e le vostre priorità. Per i clienti con determinate licenze, un computer standard può andare bene. Se si deve fare anche del lavoro CAD, il budget può variare di migliaia di euro. Il sistema giusto può far risparmiare molto tempo, denaro e grattacapi e rivolgersi al proprio VAR è il modo migliore per farlo.

Cloud & Licenze di calcolo a consumo per Abaqus

Il cloud computing è un grande affare, e ora è disponibile per gli utenti di Abaqus attraverso i canali ufficiali. Gli utenti di Abaqus possono caricare in modo sicuro i loro modelli sul sito di 3DEXPERIENCE cloud compute ed eseguite su un massimo di 192 core di infrastrutture HPC aziendali, mantenendo così bassi i costi e l’utilizzo dell’hardware locale.

Ora è possibile utilizzare una macchina locale estremamente potente per il calcolo di Abaqus senza dover necessariamente acquistare un’enorme quantità di licenze di calcolo. Le licenze di calcolo Abaqus ad alte prestazioni (cioè con un numero elevato di core) tradizionalmente consentono un utilizzo illimitato per un numero prestabilito di core, quindi il prezzo è stato fissato per coloro che vorrebbero trarre il massimo vantaggio eseguendo Abaqus 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Questo esclude molti utenti che vorrebbero eseguire modelli Abaqus molto grandi ma solo per un periodo di tempo limitato. Questo esclude molti utenti che vorrebbero eseguire modelli Abaqus molto grandi, ma solo una volta ogni tanto. Per questi utenti Dassault Systèmes ha introdotto licenze limitate nel tempo (“metered”), core-unlimited. Questi utenti possono possedere una macchina potente per Abaqus e per altri scopi e mantenere alcuni core con la licenza tradizionale (senza limiti di tempo) per le analisi quotidiane a livello di componenti, ma poi aumentarla con la licenza metered (con limiti di tempo) per le analisi occasionali a livello di assemblaggio che utilizzano tutti i core.

Sistemi di esempio & Licenze software

Ecco alcuni esempi di utenti di Abaqus e le soluzioni di calcolo e di licenza:

Utente Totale utenti On-CloudProgettista Abaqus su piccola scalaUtente intermedio di Abaqus/Standard
Profilo utente
Questo utente mobile di SOLIDWORKS imposta i suoi modelli Abaqus localmente, ma li invia sempre al cloud per eseguirli. Questo utente dedicato di SOLIDWORKS esegue liberamente piccole simulazioni di Abaqus. Ha accesso al cloud compute per modelli grandi o espliciti. Questo analista Abaqus esegue tutto quello che vuole su metà della sua CPU (8 core). Quando hanno bisogno di tutti e 16, hanno a disposizione crediti di calcolo, il che consente di risparmiare un po’ di denaro.
Fattore di forma
Computer portatile + CloudDesktop + Cloud Stazione di lavoro
Sistema operativo
Windows 10 ProWindows 11 ProWindows 11 Pro
Processore
AMD Ryzen 7 Pro 5850U (8 core) Intel Core i7-12700K vPro (12 core) Intel Xeon W5-2465X (16 core)
Visualizza GPU
(Integrato) NVIDIA RTX A4000 NVIDIA T1000 8GB
GPU di calcolo
N/A N/A N/A
Memoria
32 GB DDR4 @ 3200 MT/s 64 GB DDR5 ECC (4×16 GB @ 4400 MT/s) 128 GB DDR5 ECC (4×32 GB @ 4800 MT/s)
Stoccaggio
SSD PCIe m.2 da 1 TB SSD PCIe m.2 da 1 TB SSD PCIe m.2 da 1 TB
Immagazzinamento profondo
N/A 4 TB 7200 RPM 3.5″ HDD 4 TB 7200 RPM 3.5″ HDD
Prodotto Abaqus
STRUTTURALE 3DEXPERIENCE Abaqus tradizionale Abaqus tradizionale
Licenze illimitate
8 core (locale/cloud) già inclusi 2-8 core (locale) 8 core (locale)
Licenze con contatore
N/A 4x Pacchetto di crediti di calcolo (cloud) 6x Pacchetto crediti di calcolo (locale)
Utente Utente Abaqus/Standard su larga scalaUtente Abaqus/Explicit su larga scala
Profilo utente
Questo nodo serve un team di analisti Abaqus che eseguono continuamente modelli impliciti di grandi dimensioni. Può essere collegato ad altre unità tramite un nodo principale per funzionare in parallelo. Questo nodo serve un team di analisti Abaqus che eseguono continuamente modelli espliciti di grandi dimensioni. Può essere collegato ad altre unità tramite un nodo principale per funzionare in parallelo.
Fattore di forma
Unità rack Unità rack
Sistema operativo
Linux Linux
Processore
2x Intel Xeon Gold 6444Y (2×16 core) 2x AMD EPYC 9384X (2×32 core)
Visualizza GPU
N/A N/A
GPU di calcolo
NVIDIA A100 N/A
Memoria
512 GB DDR5 ECC (16×32 GB @ 4800 MT/s) 768 GB DDR5 ECC (24×32 GB @ 4800 MT/s)
Stoccaggio
2x RAID0 1 TB SSD NVMe 2x RAID0 1 TB SSD NVMe
Immagazzinamento profondo
N/A
N/A
Prodotto Abaqus
Abaqus tradizionale Abaqus tradizionale
Licenze illimitate
32 core + GPU (locale) 64 core (locale)
Licenze con contatore
N/A
N/A

Anche se uno di questi casi vi sembra adatto a voi, vi consigliamo di consultare il vostro VAR Abaqus prima dell’acquisto.

Migliori pratiche di modellazione

Un modo per rendere Abaqus più veloce è quello di aderire alle migliori pratiche di modellazione e impostazione delle analisi FE. Sapere che cosa permette di svolgere il compito nel minor numero di clic, quale metodo converge più velocemente, come semplificare senza perdere in accuratezza, tutte le idiosincrasie di Abaqus, può fare un’enorme differenza nei tempi di realizzazione del progetto. Tutto ciò si basa su una grande esperienza, una formazione di qualità e un’assistenza accessibile.

Abaqus vs. 3DEXPERIENCE STRUTTURALE

Come forse saprete, esistono due forme di Abaqus – tradizionale Abaqus con il front-end del desktop Abaqus/CAE e la struttura locale dei file, e 3DEXPERIENCE STRUTTURALE con il Piattaforma cloud 3DEXPERIENCE struttura di dati PLM front-end e cloud.

Entrambe le forme di Abaqus utilizzano la stessa tecnologia di solutore e hanno gli stessi requisiti hardware se si intende eseguire lavori on-premise.

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