基于cae仿真并行方法的探索

1、基于CAE仿真并行方法的探索摘要：近年來(lái)，CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）技術(shù)的突破性進(jìn)展，導(dǎo)致在分布式共享存儲(chǔ)器環(huán)境下CAE仿真的并行度達(dá)到新的高度。許多科研和商業(yè)使用的CAE軟件可在SGIccNUMA體系結(jié)構(gòu)的256個(gè)處理器系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)代采用并行算法的典型CAE軟件解決了中等并行度的瓶頸問(wèn)題。但是要想得到處理100個(gè)處理器的并行功能，用戶必須考慮一下系統(tǒng)軟件的性能和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)并行可擴(kuò)展能力的研究將繼續(xù)在軟硬件方面發(fā)展下去，這將使造型

2、分辨率進(jìn)一步提高成為可能。關(guān)鍵詞：CAE仿真的并行方法傳統(tǒng)工業(yè)，諸如汽車、宇航和電站正面臨要求越來(lái)越短的開(kāi)發(fā)周期，并且要面臨安全、環(huán)保和燃料充分利用的全面挑戰(zhàn)。在富有競(jìng)爭(zhēng)的商業(yè)環(huán)境中，傳統(tǒng)工業(yè)也需要高質(zhì)量和設(shè)計(jì)優(yōu)良的產(chǎn)品。隨著CAE技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真給業(yè)界提供了一個(gè)輔助設(shè)計(jì)的方法，使設(shè)計(jì)效率大為提高。以前，CAE仿真對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的影響有限，這是因?yàn)榻：徒鉀Q問(wèn)題的時(shí)間不能滿足開(kāi)發(fā)進(jìn)度的要求。在20世紀(jì)80年代，矢量體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)大大改善

3、了CAE仿真的速度問(wèn)題，但是這種改善是以很高的費(fèi)用為代價(jià)的。精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）在20世紀(jì)90年代的出現(xiàn)，提高了性能價(jià)格比，但是基于總線共享內(nèi)存并行操作的規(guī)模不能超過(guò)8個(gè)處理器。和SMP聯(lián)合在一起的混合并行方法。而且混合并行方法已得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用，它包括了Eulerian和Lagrangian力學(xué)的混合，例如燃燒的仿真?；旌喜⑿蟹椒ㄓ绕溥m合于分布式共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)的SGI2800。SGI2800分布式共享內(nèi)存系統(tǒng)基于高速緩存一致

4、性非均衡存儲(chǔ)器訪問(wèn)（ccNUMA）結(jié)構(gòu)。內(nèi)存在物理上是分布式的，但是在邏輯上對(duì)于用戶而言是資源共享的。為了減少妨礙高帶寬和可伸縮性的等待時(shí)間，SGIccNUMA的實(shí)現(xiàn)通過(guò)非阻塞的互連設(shè)計(jì)，把內(nèi)存分布到每個(gè)處理器上。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化編程任務(wù)，采用獨(dú)特的高速緩存一致性的目錄存儲(chǔ)器，提供一個(gè)用戶可全局尋址的內(nèi)存資源。一個(gè)單一系統(tǒng)映像的SGI2800系統(tǒng)可擴(kuò)展到512個(gè)處理器，并且內(nèi)存可以擴(kuò)展到1Tb。這個(gè)系統(tǒng)是目前工業(yè)上可用的最大的SMP系統(tǒng)。

5、發(fā)展方向：研究部門與工業(yè)界將繼續(xù)增加它們?cè)贑AE技術(shù)方面的投資，把它作為產(chǎn)品和過(guò)程設(shè)計(jì)的輔助工具。這完全是由于經(jīng)濟(jì)利益和可擴(kuò)展的CAE所帶來(lái)的質(zhì)量改善所驅(qū)動(dòng)的。有效的CAE仿真意味著提高造型分辨率的進(jìn)一步提高，并在早期開(kāi)發(fā)階段就可以作出更為全面的評(píng)價(jià)。運(yùn)算法則的進(jìn)步和新的硬件體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)導(dǎo)致了CAE方法論的提高，伴隨這些進(jìn)步，已改善的CAE可伸縮能力將進(jìn)一步進(jìn)入到一個(gè)嶄新的十年。這些提高將刺激CFD建模在瞬間流動(dòng)狀態(tài)的應(yīng)用、建筑機(jī)械學(xué)