Продукты компании ANSYS:

ANSYS Electronics HPC Pack

ANSYS Electronics HPC Pack

Опции высокопроизводительных вычислений (High-performance computing, HPC) имеют огромное значение для инженерного моделирования. Опции HPC обеспечивают высокую точность и скорость моделирования, повышая производительность всей линейки продуктов ANSYS. Опции Electronics HPC позволяет производить очень точный параллельный расчет при решении самых сложных моделей, содержащих большое количество геометрических деталей, сложных систем, содержащих большое количество физических процессов. Высокопроизводительные вычисления ANSYS HPC Electronics помогают разработчику произвести более детальный анализ поведения продуктов. HPC Electronics – это уверенность достижения высокого качества изделий, а значит это гарант успеха продукта на рынке.

Высокопроизводительные вычисления для пакета программ ANSYS HF/SI, предназначенных для проектирования электроники, доступны через опцию HPC packs, в виде отдельных технологий и встроенных в программное обеспечение функций.


Рис.1 – Применение HFSS с опциями HPC и Parametrics: Взлет вертолета с кормы корабля. Функция adaptive meshing вычисляет точную сетку решения для каждого параметрического состояния модели. Метод декомпозиции обеспечивает решение крупномасштабных электромагнитных задач.

ANSYS Electronics HPC Packs

Опция ANSYS Electronics HPC Packs - гибкий и удобный способ получения лицензии для высокопроизводительных параллельных вычислений. Для пользователей, которые хотят получить возможность или работают на одной рабочей станции​​ достаточно одной лицензии HPC Packs, которая обеспечит увеличение производительности и точности в восемь раз (8 вычислительных ядер). Пользователи, обладающие большими вычислительными ресурсами, для обеспечения параллельной обработки могут использовать несколько лицензий HPC packs, которые объединяют сотни или даже тысячи вычислительных ядер. Первая лицензия HPC packs открывает доступ к использованию 8 вычислительных ядер, а каждая последующая лицензия, представляет в 4 раза больше доступных ядер, т.е. 4×8=32 ядра и т.д. Опция ANSYS HPC packs предлагает практически неограниченные возможности высокопроизводительных вычислений в сочетании с возможностью запускать несколько заданий параллельно.

ANSYS Electronics HPC Workgroup

Опции ANSYS Electronics HPC Workgroup позволяют использовать общее количество вычислительных ядер, которое имеет в наличии команда разработчиков, различными приложениями ANSYS. Каждое моделирование может использовать любое количество параллельных вычислений в случае наличия активной лицензии Workgroup HPC. При наличии нескольких пользователей на рабочих станциях или пользователей, использующих несколько лицензий HPC packs для моделирования сложных задач, опцию HPC Workgroup можно установить так, как это необходимо.

ANSYS Electronics HPC Enterprise

Опция ANSYS Electronics HPC Enterprise может помочь объединить удаленных разработчиков предприятия, вне зависимости их места нахождения, для совместного использования вычислительных ядер распределенных между этими пользователями при высокопроизводительных вычислениях. В процессе моделирования могут использоваться любое количество параллельных вычислений в случае наличия активной лицензии Electronics HPC Enterprise. Вне зависимости от места нахождения удаленных разработчиков, вне зависимости от подключенных опций HPC, программное решение HPC Enterprise позволяет использовать высокопроизводительные параллельные вычисления.

Поддержка электромагнитных приложений ANSYS

Опция ANSYS Electronics HPC дает возможность параллельных вычислений для сокращения времени моделирования, обеспечивая при этом высокую точность и достоверность результатов. Портфель программных продуктов для электромагнитного моделирования ANSYS включает: HFSS, Q3D Extractor, SIwave, Maxwell и DesignerRF/SI. Перечисленные программные решения используют одинаковые опции ANSYS Electronics HPC для параллельных вычислений. Поэтому достаточно приобрести и установить лицензию HPC один раз, и использовать высокопроизводительные параллельные вычисления, когда это необходимо.

Многопоточность (Multithreading)

Опция ANSYS Electronics HPC дает возможность использовать многоядерные процессоры, для уменьшения времени расчетов. Технология многопоточности ускоряет получение начальной сетки, прямые и итерационные решения матрицы, и расчет поля. Обладатели опции ANSYS Electronics HPC получают 20 процентный прирост производительности.

Рис.2 - Опция ANSYS Electronics HPC обеспечивает значительное ускорение моделирования электродвигателя в ANSYS Maxwell 3-D.
 

Метод спектральной декомпозиции (Spectral Decomposition Method)

В процессе электромагнитного моделирования вычисляются поля в ближней и дальней зонах, производится расчет S-параметров в широком диапазоне частот. Традиционный метод вычислений, выполняет расчеты последовательно в каждой точке частотного диапазона, затрачивая много времени. Опция ANSYS Electronics HPC содержит технологию спектральной декомпозиции, которая распределяет многократные решения в широком диапазоне частот в сети компьютеров для ускорения расчетов. Эта технология поддерживает многопоточность, таким образом, многопоточность ускоряет расчет каждой отдельной точки, в то время как технология спектрального разложения выполняет расчет множества частотных точек параллельно. Спектральный метод разложения является масштабируемым для большого количества вычислительных ядер, что значительно ускоряет процесс вычислений.


Рис.3 - Технологии спектрального разложения обеспечивает более эффективный интерполяционный расчет S-параметров для печатных плат.
 

Метод декомпозиции областей (Domain Decomposition method)

Метод декомпозиции областей (DDM), доступный только в программном продукте ANSYS HFSS, распределяет моделирование электрически больших задач между доступными компьютерами (используя распределенную память и вычислительные ядра), объединенными в сеть. Метод декомпозиции автоматически разбивает сетку конечных элементов на несколько частей (областей). HFSS определяет оптимальное количество областей в зависимости от размера общей сетки и количества доступных компьютеров в сети, используемых для расчетов. Части сетки анализируются по отдельности в сети компьютеров, после чего с помощью итерационной процедуры реконструируется полное решение.
Использование метода декомпозиции существенно сокращает время моделирования сложных электродинамических задач.

 
Рис.4 - Метод декомпозиции использует распределенную память и вычислительные ядра, чтобы распределить сетки подобластей в сети компьютеров.

 

Декомпозиция периодических областей (Periodic Domain Decomposition)

Метод декомпозиции периодических областей, использующий распределенную память сети компьютеров, позволяет рассчитывать ВЧ/СВЧ структуры с периодической геометрией, например антенные решетки (АР). Этот метод распределяет части общей сетки конечных элементов АР в сети компьютеров, связь между компьютерами обеспечивается менеджером лицензий MPI. Скорость моделирования может быть существенно увеличена благодаря повторному использованию адаптивной сетки одной излучающей ячейки в процессе расчетов. Метод декомпозиции областей поддерживает многопоточность. Автоматизированный процесс генерации областей сетки конечных элементов делает этот метод простым в освоении и применении.

 
Рис.5 – Расчет АР с помощью метода декомпозиции периодических областей.
 

Гибридный метод декомпозиции области (Hybrid Domain Decomposition Method)

Гибридный метод декомпозиции области используется в моделях, содержащих элементы двух вычислительных технологий, HFSS FEM основанную на методе конечных элементов (МКЭ) и HFSS-IE - на методе моментов. Технология HFSS-IE дополняет вычислительные возможности классического решателя и позволяет рассчитывать сложные комплексные задачи (зеркальные антенны, ЭПР).
Эта технология, построенная на использовании метода декомпозиции и трехмерном решении интегральных уравнений, существенно сокращает время расчетов благодаря прямому решению интегральных уравнений на токопроводящих поверхностях. Гибридный метод обладает лучшими свойствами обоих вычислительных технологий: способность решать задачи с многослойными структурами и способность напрямую вычислять функции Грина в задачах на излучение и рассеяние электромагнитных волн.


Рис. 6 – Расчет наведенных токов и напряженности поля с помощью гибридного метода декомпозиции областей.
 

Распределенные вычисления матриц (Distributed matrix solver)

Распределенные вычисления матрицы представляет собой вычисления матриц в сети компьютеров при использовании решателя HFSS-IE. Технология HFSS-IE использует метод моментов для вычисления токов на поверхностях диэлектрических и токопроводящих объектов. Распределенный решатель матриц значительно увеличивает скорость моделирования за счет использования распределенной памяти и вычислительных ядер сети компьютеров. Этот метод расчетов поддерживает многопоточность, что обеспечивает более быстрое решение каждой отдельной части матрицы.


Рис. 7 - Метод распределенного решения матриц в сети компьютеров, существенно повышает скорость вычислений технологии ANSYS HFSS-IE.
 

Рис. 8 – Дерево конфигураций HPC.

Partner Support

Компания ANSYS работает с ведущими мировыми компаниями в области высокопроизводительных вычислений, такими как Intel, AMD, Microsoft, HP, IBM, Dell и другими OEM-производителями, реселлерами, поставщиками и системными интеграторами. Техническое сотрудничество ANSYS с этими партнерами гарантирует, что все клиенты получат всю необходимую техническую поддержку (установку, настройку, обслуживание и устранение проблем) от экспертов на всех этапах развертывания высокопроизводительных опций.