如何提高仿真领域的硬件计算效率
本次探讨的主要内容是：计算机硬件的选配和调用对ABAQUS计算速率的影响。 最近因为个人电脑在计算速率方面遇到瓶颈，想要提升一下算力，便有了换电脑的打算。在各大电商平台浏览了大量装机方案，看的是头昏眼花，看累的时候不禁会想如果有钱多好，配置都拉到最满，自然就不需要看这些弯弯绕绕。但看了下那绿油油的同花顺，还是不得不向性价比低头，用最低的预算打造最适合自己的个人工作站电脑比较实在。 想必不少小伙伴也遇到过这种事，尤其在工作站电脑的选择问题上，品牌机动辄上万，二手市场水深莫测，在仿真应用的电脑配件上又不像家用机常见系列那么高的讨论度，自己选配难度较大，往往需要摸着石头过河。今天就分享下我这段时间走过的坑，让大家少走点弯路。在普遍的认知中，影响计算效率的重要参数包括：硬盘的读写速度，内存的带宽，CPU的规格等。在固态硬盘广泛普及、双通道内存比比皆是的今天，个人工作站电脑关键点还是在于CPU的选择。 本人此次对比的CPU型号及其参数 Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1225 v6 4核4线程 3.30 GHz（主频）3.70GHz（单核睿频）3.40 GHz（全核睿频） Intel(R) Xeon(R) CPU E5-1650 v3 6核12线程 3.50 GHz（主频）3.80 GHz（单核睿频）3.70 GHz（全核睿频） Intel(Ry xeon(R) CPU E5-2698 v3 16核32线程 2.30 GHz（主频）3.60 GHz（单核睿频）2.80 GHz（全核睿频） Intel(Ry xeon(R) CPU E5-2667 v3 8核16线程 3.20 GHz（主频）3.60 GHz（单核睿频）3.40 GHz（全核睿频） AMD Ryzen 7 4800U 8核16线程 1.80 GHz（主频）4.20 GHz（单核睿频）3.20 GHz（全核睿频） 看这些CPU型号参数和专有名词时，明白其中门道的人或许都有些眼花，对大部分不”玩机“的人而言更是头疼万分。网上查个“CPU天梯榜”，里面成百上千的CPU版本，还夹带有Intel和AMD两种命名方式，像入了迷魂阵一般。那么哪些CPU对于仿真计算才更合适呢？翻阅了大量论坛和视频评论区，也问过不少从事仿真的朋友，得到的信息依然模糊。家用电脑或者说是游戏机的装机论坛比比皆是，而仿真计算寥寥无几，信息交流十分闭塞。无奈的我也只能自己花钱去试错，买了一堆二手配件，也就有了上面这么多型号的CPU还有其他配件。 相信还有很多跟我一样，电脑硬件相关一知半解的朋友，就需要对一些专有名词进行补习。 何为主频、超频和睿频？ 主频是设计之初标定的通常工作频率，可类比为人的平均心跳频率；睿频是依靠处理器的智能自主调节，可以根据当前的计算量需求，在睡眠到适当运动的心跳范围内变化；超频是通过外部刺 激（提高电压）以提升CPU的性能，像打了肾上腺激素，代价是更高的功耗和散热需求；同时由于超出了设计范围，运作在超频下存在不稳定因素，长时连续运算为主的用户还是不建议超频。 计算用时对比 简单了解主频、超频和睿频后，让我们看看计算一个20万网格、71对接触的非线性计算模型的情况，软件设定为CPU全核心运行。 具体用时如下表所示：CPU型号 用时用时(s)Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1225 v6 @ 3.30GHz 2:14:238063 Intel(R) Xeon(R) CPU E5-1650 v3 @ 3.50GHz 2:11:55 7915Intel(Ry xeon(R) CPU E5-2698 v3 @ 2.30GHz 4:30:2616226Intel(Ry xeon(R) CPU E5-2667 v3 @ 3.20GHz 2:43:459825AMD Ryzen 7 4800U with Radeon Graghics 2:25:448744可以看得出来，CPU核心数量越多并不总是计算的越快，能显著提高ABAQUS计算效率的指标还是频率，尤其是全核睿频。 结论 实测情况说明了ABAQUS软件对于多核并行计算的利用率并不高，反而对于CPU频率更为敏感。同理，类似的计算软件像ANSYS、optistruct等也是如此，这些软件都是基于相同的算法理论和构架进行搭建的。 虽然我们得出了这么个结论，但事实上我们使用的电脑并不能只是单纯用于一个计算，还需要同时进行其他运行或操作，也就是说，CPU的频率和核数都是需要的，但没有一个CPU是完美的。正如前面所说的，不差钱来个好的也就能解决这些问题，但这也是最现实的问题。 PS：本着选择花最少的的钱组装效率较高的仿真工作站电脑，但这个过程真的十分煎熬，因为不懂的东西实在太多，需要学习，同时也花了不少钱，是真的不想花了钱请回了个”大爷“，看着揪心，用着难受。 本人以自身真实的经历分享给大家，希望有需要的小伙伴能在选配工作站电脑中少点曲折，至少是不再重蹈前人走过的坑。 小伙伴们可以在下方评论、后台留言，提出您的问题与见解！谢谢各位小伙伴的支持！来源：SimYoungC
