Accelerazione GPU

NVIDIA cuDSS (CUDA Accelerated Direct Sparse Solver)

I risolutori diretti offrono prestazioni robuste e affidabili per una vasta gamma di analisi e rappresentano la scelta predefinita in molti ambiti applicativi, tra cui la meccanica strutturale. Sono spesso preferiti per simulazioni multifisiche fortemente accoppiate, dove si sono dimostrati il metodo di soluzione più affidabile.

NVIDIA cuDSS utilizza l’accelerazione GPU per velocizzare significativamente la risoluzione di grandi sistemi sparsi per un’ampia gamma di studi, tra cui:

• Modelli a fisica singola e multifisica
• Analisi dipendenti dal tempo
• Scansioni parametriche
• Studi di ottimizzazione

cuDSS supporta sia la precisione singola che quella doppia e può essere utilizzato sia come risolutore lineare diretto sia all’interno di un framework di precondizionatori per sostituire MUMPS o PARDISO. Ad esempio, può essere utilizzato in un precondizionatore diretto, come risolutore grossolano nei metodi di decomposizione del dominio o multigrid, oppure come risolutore di dominio nei metodi di decomposizione del dominio. cuDSS accelera le iterazioni non lineari, i metodi a passi temporali impliciti e i metodi di continuazione utilizzati negli studi parametrici. Accelerando la risoluzione dei sistemi lineari ad ogni iterazione o passo temporale, cuDSS migliora le prestazioni complessive della simulazione

Addestramento dei modelli surrogati

Il supporto GPU per i modelli surrogati basati su reti neurali profonde (DNN) accelera notevolmente l’addestramento dei modelli e consente uno sviluppo più rapido di modelli basati su dati generati da simulazioni ad alta fedeltà. L’addestramento comporta ripetute operazioni matriciali durante la propagazione avanti e indietro, che si adattano in modo efficiente all’hardware della GPU.

L’utilizzo delle GPU consente di gestire in modo efficiente set di dati più grandi e architetture di rete più complesse, supportando la creazione di modelli surrogati per una valutazione quasi istantanea in app, gemelli digitali e studi di ottimizzazione.

Acustica di pressione a passo temporale esplicito

Una formulazione acustica di pressione a passo temporale esplicito può essere efficacemente applicata alle simulazioni acustiche di ambienti chiusi e abitacoli di automobili. In COMSOL Multiphysics^®, questa formulazione si basa su un metodo di Galerkin discontinuo con passo temporale esplicito, che evita di risolvere grandi sistemi lineari ad ogni passo temporale e si affida invece a operazioni vettoriali ripetute e aggiornamenti locali degli elementi. Queste operazioni sono altamente parallelizzabili e si adattano in modo efficiente all'hardware e al software di GPU NVIDIA. L'accelerazione GPU viene applicata ai calcoli dei residui e supporta sia la precisione singola che quella doppia.

Supporto per GPU multiple

Sia le simulazioni NVIDIA cuDSS che quelle di acustica di pressione a tempo esplicito possono essere eseguite su molteplici GPU.

Per i modelli risolti con cuDSS, il supporto multi-GPU è disponibile per tutti i tipi di licenza. Ciò migliora le prestazioni e aumenta la capacità, poiché le simulazioni su una singola GPU sono limitate dalla memoria disponibile su quella singola GPU. Distribuendo il calcolo e la memoria su più GPU, è possibile risolvere in modo efficiente modelli di dimensioni maggiori. Per gli utenti con una licenza di rete flottante, a partire dalla versione 6.4 aggiornamento 2, COMSOL Multiphysics^® supporta anche l’esecuzione di NVIDIA cuDSS con più GPU su cluster che utilizzano la comunicazione interprocesso MPI.

Le simulazioni acustiche di pressione a tempo esplicito possono essere eseguite su molteplici GPU all’interno di una singola macchina e possono anche essere distribuite su cluster di GPU. Questa funzionalità è particolarmente utile per le simulazioni acustiche di grandi ambienti e all’interno di cabine, dove l’elevata risoluzione spaziale e gli ampi intervalli di frequenza richiedono mesh molto estese e decine di migliaia di passi temporali. Distribuendo il carico di lavoro su più GPU, il tempo di simulazione viene notevolmente ridotto, consentendo una modellazione efficiente di scenari più realistici. L’acustica di pressione a tempo esplicito accelerata da GPU è disponibile per tutti i tipi di licenza quando si utilizza una singola GPU, mentre il calcolo multi-GPU richiede una licenza di rete flottante.