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借助NVIDIA GPU提升魯班系統(tǒng)CAE軟件計(jì)算效率

NVIDIA英偉達(dá) ? 來源:NVIDIA英偉達(dá) ? 2024-12-27 16:24 ? 次閱讀
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案例簡(jiǎn)介

本案例中魯班系統(tǒng)高性能 CAE 軟件利用 NVIDIA 高性能 GPU,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的快速仿真,加速產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)迭代,縮短開發(fā)周期,提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

本案例主要應(yīng)用到NVIDIA CUDA技術(shù)。

魯班系統(tǒng)高性能 CAE 軟件

落地場(chǎng)景

CAE 仿真在現(xiàn)代制造業(yè)中廣泛應(yīng)用,在汽車、船舶、電子等行業(yè)是產(chǎn)品研發(fā)的核心工具軟件。CAE 仿真軟件的價(jià)值在于用虛擬實(shí)驗(yàn)替代真實(shí)測(cè)試,從而加速研發(fā)進(jìn)程并降低成本。CAE 軟件本身的計(jì)算速度是 CAE 行業(yè)最關(guān)鍵的要素,決定了企業(yè)的研發(fā)效率,從而影響了企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

近十余年的時(shí)間,高性能計(jì)算的硬件在算力方面獲得了飛速的發(fā)展,同期在 CAE 力學(xué)仿真計(jì)算中,軟件的計(jì)算效率卻只獲得了有限的提升。CAE 計(jì)算效率的停滯成為企業(yè)研發(fā)能力快速提升的制約因素。

魯班系統(tǒng)開發(fā)了基于 GPU 的超高性能的 CAE 軟件,解決了高科技、電子、汽車、機(jī)械等行業(yè) CAE 仿真中的效率挑戰(zhàn)。魯班系統(tǒng)科技創(chuàng)新性地提出了雙異構(gòu)物理仿真并行計(jì)算框架,充分發(fā)揮 GPU 與 CPU 在高性能計(jì)算過程中各自的優(yōu)勢(shì)。通過利用 GPU 卓越的計(jì)算能力和帶寬,在復(fù)雜物理場(chǎng)景中(如汽車碰撞仿真和電子產(chǎn)品跌落測(cè)試)首次實(shí)現(xiàn)了相較于原來 50 至 100 倍以上的計(jì)算加速。這顯著縮短了產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)迭代周期,縮短產(chǎn)品上市時(shí)間,提升了制造業(yè)企業(yè)的商業(yè)收益。

在產(chǎn)品仿真方面

面臨的挑戰(zhàn)

隨著先進(jìn)制造業(yè)研發(fā)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的廣泛應(yīng)用,企業(yè)在產(chǎn)品仿真方面面臨諸多挑戰(zhàn)。目前大多數(shù) CAE 軟件主要依賴 CPU 計(jì)算,導(dǎo)致性能較低。為了滿足企業(yè)大量的 CAE 計(jì)算需求,企業(yè)往往需要購(gòu)買大量高性能計(jì)算服務(wù)器。例如,消費(fèi)電子企業(yè)通常需要投入數(shù)以億計(jì)的成本購(gòu)買 CPU 服務(wù)器進(jìn)行 CAE 仿真計(jì)算。但在此種情況下,一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案 CAE 分析過程仍然需要經(jīng)過數(shù)十小時(shí)的時(shí)間。CAE 仿真計(jì)算效率成為產(chǎn)品研發(fā)迭代的主要瓶頸環(huán)節(jié)。

為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),必須通過硬件加速、并行計(jì)算等技術(shù)賦能整個(gè) CAE 軟件行業(yè)。特別是利用最新的 GPU 加速技術(shù)至關(guān)重要,以緩解 CPU 計(jì)算能力不足的問題。通過建立 CPU+GPU 異構(gòu)計(jì)算環(huán)境,制造業(yè)企業(yè)可以顯著提高仿真效率,減少所需服務(wù)器數(shù)量,降低時(shí)間成本。當(dāng)前階段,在例如力學(xué)仿真等主要的 CAE 軟件行業(yè)市場(chǎng)鮮少有通用的基于 GPU 實(shí)現(xiàn)大幅加速的仿真軟件。

使用NVIDIA CUDA 技術(shù)解決方案

針對(duì)當(dāng)前 CAE 仿真面臨的挑戰(zhàn),魯班系統(tǒng)科技積極采用 NVIDIA CUDA 技術(shù)對(duì) CAE 仿真計(jì)算進(jìn)行加速,通過引入最新的 GPU 硬件技術(shù),顯著提高了 CAE 仿真計(jì)算效率。這一技術(shù)進(jìn)步不僅大幅提升了仿真計(jì)算速度,還極大地優(yōu)化了系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和仿真迭代的效率。借助 GPU 的強(qiáng)大計(jì)算能力,魯班系統(tǒng)能夠在大規(guī)模復(fù)雜仿真場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)前所未有的性能提升,使得企業(yè)能夠在產(chǎn)品研發(fā)的早期階段進(jìn)行更多輪次的虛擬仿真驗(yàn)證,加快設(shè)計(jì)優(yōu)化的進(jìn)程,從而減少產(chǎn)品上市時(shí)間,提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在底層求解器方面,魯班系統(tǒng)科技提出了雙異構(gòu)物理仿真并行計(jì)算框架,這一創(chuàng)新性架構(gòu)充分發(fā)揮了 GPU 和 CPU 各自的優(yōu)勢(shì)。具體來說,GPU 以其卓越的并行計(jì)算能力和高帶寬內(nèi)存,在處理復(fù)雜計(jì)算任務(wù)時(shí)能夠顯著提高計(jì)算速度,而 CPU 則在執(zhí)行邏輯性較強(qiáng)的任務(wù)時(shí)表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過合理分配任務(wù),魯班系統(tǒng)能夠充分利用兩者的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)高效的計(jì)算任務(wù)分配和并行處理,從而在高度復(fù)雜的物理仿真場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn) 50 到 100 倍的計(jì)算加速。這一突破性的進(jìn)展,使得許多以前需要數(shù)天或數(shù)周才能完成的仿真任務(wù),能夠在幾小時(shí)內(nèi)完成,極大縮短了仿真分析的時(shí)間。

以數(shù)千萬網(wǎng)格規(guī)模的大型力學(xué)仿真計(jì)算為例,傳統(tǒng)的仿真方法往往需要長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)算和分析,且難以在短時(shí)間內(nèi)迭代優(yōu)化。而通過魯班系統(tǒng)科技采用的 GPU 加速方案,原本需要一周時(shí)間完成的仿真任務(wù),現(xiàn)在僅需幾個(gè)小時(shí)即可完成,這使得企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)階段能夠更頻繁地進(jìn)行仿真驗(yàn)證。借助魯班系統(tǒng)的超高速仿真計(jì)算能力,客戶能夠快速識(shí)別產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的潛在風(fēng)險(xiǎn)和缺陷,及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案,確保產(chǎn)品在上市前達(dá)到最佳性能。這樣的仿真加速不僅優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,還縮短了仿真迭代周期,顯著提高了產(chǎn)品的研發(fā)效率和市場(chǎng)響應(yīng)速度。

基于 NVIDIA CUDA

技術(shù)的使用效果與影響

魯班系統(tǒng)通過結(jié)合最新的 GPU 加速技術(shù),突破了傳統(tǒng) CAE 仿真計(jì)算的瓶頸,顯著提升了企業(yè)的研發(fā)效率。通過基于 NVIDIA 高性能 GPU 的強(qiáng)大并行計(jì)算能力,魯班系統(tǒng)能夠大幅加速仿真任務(wù)的計(jì)算速度。此外, GPU 加速使得設(shè)計(jì)優(yōu)化和虛擬驗(yàn)證更加高效,企業(yè)能夠在更短時(shí)間內(nèi)完成多輪設(shè)計(jì)迭代,及時(shí)識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)和缺陷。這樣的效率提升不僅縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到上市的周期,還降低了研發(fā)成本,幫助企業(yè)更快響應(yīng)市場(chǎng)需求,增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

“以智能手機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)為例,現(xiàn)在高端制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的特點(diǎn)是研發(fā)活動(dòng)密集、開發(fā)周期短、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力要求高且設(shè)計(jì)可繼承性差。研發(fā)的質(zhì)量和效率一直是先進(jìn)制造業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和商業(yè)成功的關(guān)鍵因素。仿真技術(shù)的應(yīng)用在提升消費(fèi)電子企業(yè)研發(fā)能力方面起著至關(guān)重要的作用。仿真軟件的計(jì)算效率在消費(fèi)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代中具有決定性作用。魯班系統(tǒng)應(yīng)用基于 GPU 計(jì)算的高性能仿真計(jì)算技術(shù),顯著提升了系統(tǒng)級(jí)仿真的效率,從而提高了產(chǎn)品研發(fā)效率。基于 GPU 的高性能求解技術(shù)的成熟應(yīng)用將改變消費(fèi)電子行業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)模式,實(shí)現(xiàn)更高效的仿真能力,提升消費(fèi)電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)盈利能力。”魯班系統(tǒng)科技 CEO 常金濤表示。

NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃

NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃 (NVIDIA Inception)為免費(fèi)會(huì)員制,旨在培養(yǎng)顛覆行業(yè)格局的優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)公司。該計(jì)劃聯(lián)合國(guó)內(nèi)外知名的風(fēng)投機(jī)構(gòu)、創(chuàng)業(yè)孵化器、創(chuàng)業(yè)加速器、行業(yè)合作伙伴以及科技創(chuàng)業(yè)媒體等,打造創(chuàng)業(yè)加速生態(tài)系統(tǒng)。能夠提供產(chǎn)品折扣、技術(shù)支持、市場(chǎng)宣傳、融資對(duì)接、業(yè)務(wù)推薦等一系列服務(wù),加速創(chuàng)業(yè)公司的發(fā)展。

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原文標(biāo)題:初創(chuàng)加速計(jì)劃 | 利用 NVIDIA 高性能 GPU,魯班系統(tǒng)重新定義 CAE 計(jì)算效率

文章出處:【微信號(hào):NVIDIA_China,微信公眾號(hào):NVIDIA英偉達(dá)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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