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HPC高效能運算知識: 主要應用場景和軟體

      高能能計算叢集應用主要按應用型別分為科學計算型叢集負載均衡型叢集高可用型叢集並行資料庫型叢集四類;按照應用需求對應的應用領域分為: 


  • 計算密集型應用(Computing-intensive): 大型科學工程計算,數值模擬等。其應用領域為石油、氣象、CAE、核能、製藥、環境監測分析、系統模擬等。

  • 資料密集型應用(Data-intensive): 數字圖書館,資料倉庫,資料挖掘,計算視覺化等;其應用領域:圖書館、銀行、證券、稅務、決策支援系統等。

  • 通訊密集型應用(Network-intensive): 協同工作,網格計算,遙控和遠端診斷等;其應用領域:網站、資訊中心、搜尋引擎、電信、流媒體等。

      HPC 高能能計算常用種應用領域主要分為: CAE 模擬、動漫渲染、物理化學、石油勘探、生命科學、氣象環境


CAE模擬軟體主要有哪些?

      CAE(ComputerAided Engineering)用計算機輔助求解分析複雜工程和產品的結構力學效能,以及最佳化結構效能等 。主要應用於航空航天、汽車、船舶、機械、建築、電子等領域。

      CAE主要處理流程大致為: 幾何建模、劃分網格、指定荷載和邊界條件,提交給伺服器進行分析,顯示結果,評估產品效能。

隱式和顯式有限元分析主要區別?

    有限元分析FEA(Finite Element Analysis)利用數學近似的方法對真實物理系統(幾何和載荷工況)進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素,即單元,就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。


  • 隱式有限元(IFEA)是針對結構內部分析的,主要場景結構設計;

  • 顯示有限元(EFEA)是針對碰撞,爆炸等結構之間的分析;

      CFD是計算流體動力學(Computational Fluid dynamics)的縮寫,是預測流體流動、傳熱傳質、化學反應及其他物理現象的一門學科。

生命科學軟體主要有哪些?


      生物科學主要分為生物資訊學、分子動力學模擬和新藥研發三個領域。


  • 生物資訊學領域: 使用HPC對生物基因資料進行測序、拼接、比對等處理,提供基因組資訊以及相關資料系統,解決生物、醫學和工業領域的重大問題。

  • 分子動力學模擬領域: 使用HPC進行大規模分子動力學模擬,透過模擬結果來分析和驗證蛋白質在分子和原子水平上的變化

  • 新藥研發領域: 使用HPC快速地完成高通量藥物虛擬篩選,可使研發週期平均縮短1年半左右。

 動漫渲染軟體主要有哪些?


      動漫多媒體是HPC的另外一個重要應用,在這個行業大量的圖形渲染成為HPC應用的主要領域。

      業務流程大致為:原始樣式抽象骨架、作業提交、任務排隊、啟用任務、渲染作業、歸檔儲存。


氣象環境軟體主要有哪些?

      氣象預報是用數學方法構建方程,將氣象資料和邊界引數匯入方程求解,從而預測大氣變化和狀態的科學。

      業務流程大致為: 氣象資料收集和預處理、綜合數值天氣預報、天氣學、統計學等輸出預報結果。


      氣象預報是用數學方法構建方程,將氣象資料和邊界引數匯入方程求解,從而預測大氣變化和狀態的科學。業務流程大致為: 氣象資料收集和預處理、數值天氣預報流程、綜合數值天氣預報、天氣學、統計學等輸出預報結果。

 

      總之,不同的HPC應用對IT資源的消耗是不同的,高效能運算系統需根據其不同的應用場景來配置資源。計算密集型應用需要配置高主頻CPU、記憶體約束型應用需要配置高頻寬大記憶體、網路密集型需要配置IB網路、IO密集型應用需要配置高頻寬大容量並行儲存系統。前期詳細分享過<從高效能運算(HPC)技術演變解析方案、生態和行業發展趨勢>分析,並整理成電子書,請點選底部“原文連結”查閱詳情。

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