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■64bit and Parallel version ”大規模CFD計算における64bit化とパラレル化の効果”

1. はじめに

MicrosoftWindiwsVista64およびIntel Dual Core CPUの販売開始以降ユーザーは安価に64bit環境でCFDシミュレーションを行うことができるようになった。さらにハイエンドとしてWindows CCSにより64bitのパラレル版も登場している。これらの64bit化やパラレル化によって大規模シミュレーションが通常使用されるWindowsやLinuxのGUI環境で行えるため、今後のますます需要の伸びが見込まれる。ここではPHOENICSにおいて64bit化およびパラレル化の効果を検証する。

2. 64bit化

2.1 期待される効果
32bitOSでは、メモリのアドレスとして使用できるのは2の32乗、すなわち4GByteまで(Windowsではデフォルト2Gbyteまで)しか扱えない。これ以上の容量をまとめて扱おうとすると仮想メモリの使用になるので効率がおちたり、計算不能になったりする。64bitOSにすることで理論上は2の64乗までアドレス空間が拡張され、大規模な計算が可能になる。

2.2 対応OS
64bit化PHOENICSは64bitネイティブの実行プログラムを作成できるコンパイラーによって特別に作成されたものである。現状「PHOENICS」は以下の64bitOSに対応している。
(「必要環境」ページ参照)
Windows系:Windows7,10,Vista,Windows-server/OS
Unix系:IA64、Red Hat、AMD64等各種Linux


2.3 パフォーマンス
以下に使用効果を検証するため代表的な問題についてメッシュ分割数をパラメーターに32bit版と64bit版で計算した。

計算例

3. パラレル(並列計算)化

3.1 期待される効果
パラレル化は、ある大規模計算を複数の領域にわけそれぞれを別のプロセッサーを使用して計算することにある。大規模なメッシュや変数の数が増えることによって演算量が増す場合、領域分割の効果が現れる。

3.2 対応する環境とパラレル(並列計算)化
PHOENICSはMPI環境で領域分割法による並列化を実現している。通常提供されるモジュールは並列化されたものが提供され、ユーザーはMPIを導入すればモジュールを変更せず複数プロセッサーを使用し計算することが可能である。

3.3 パラレル化のパフォーマンス
右にパラレル版パフォーマンスを示す。横軸はプロセッサー数、縦軸はスピードアップ率である。

  パラレル
パラレル

(資料提供:株式会社デンソー様)

3.4 操作方法
PHOENICSを実行すると右のウインドウが現れプロセッサー(コア)数を指定することで自動的にパラレル計算が行われる。

  パラレル
 

4. おわりに

大規模計算では64bit化およびパラレル化が効果的である。また全て同一の操作で大規模計算ができるようなモジュールを提供しているため32bit版からの移行も問題なく行える。

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