影響Abaqus計算速度的因素和解決方法

2017-12-14 by:CAE仿真在線來源:互聯網

當問題的自由度和復雜程度比較小的時候,計算速度也許不是什么太大的問題,但當自由度很多,比如幾百萬個自由度,又有復雜的接觸搜索計算時,計算速度就很重要了。我不精通計算機原理,但在Windows和Linux上安裝使用過32位和64位ABAQUS,也在64位工作站上用Linux并行計算過,對計算速度有一點自己的心得,寫出來和大家討論下,對計算機比較精通的,希望能解釋下原理和表達下自己的看法。

我認為影響計算速度的因素主要有3個:

1.計算模型的大小和復雜程度;

2.ABAQUS中關于內存和硬盤使用的設置;

3.計算機的配置。

在ABAQUS幫助文件中說,一個有限元模型在分析計算中,會生成兩種臨時文件,第一種臨時文件是必須放在內存中,第二種臨時文件可以放在硬盤里也可以放在內存中。由于內存讀寫速度比硬盤讀寫速度快,所以如果計算機配置不變的情況下,要達到最快計算速度,就要在計算時讓兩種臨時文件都放在內存中。在計算前進行datacheck,然后在dat文件中會告訴你能使模型計算所需最小的內存量,也就是在計算中所生成的第一種文件的大小,還會告訴你最小I/O交換情況所需的內存量,也就是兩種文件都放在內存中時所需要的內存量,我稱這叫“全速計算”所需內存量。在ABAQUS中,有個內存使用上限設置參數,也就是你允許你的計算機中有多少內存讓ABAQUS使用,如果你允許ABAQUS使用的內存上限大于“全速計算”所需內存,則ABAQUS會將兩種臨時文件放入內存使用。如果允許內存大于最小所需內存,小于“全速計算”計算內存,則ABAQUS會把第二種文件一部分放入內存,一部分放入硬盤。如果允許內存小于最小所需內存,則無法計算。

所以如果你的模型“全速計算”所需內存量很小的時候,或者相對你的計算機物理內存很小的時候,如果不改變計算機配置,速度就已經達到最快了,再加大內存或內存上限也沒用。如果你的模型無法進行“全速計算”,首先可以在可能的情況下,提高ABAQUS允許使用內存上限值來提速,如果本身物理內存的限制,那么加大物理內存也能提速。

下面說說CPU和內存的使用問題。首先CPU和內存頻率越高計算速度就會越快。當“全速計算”時,我看到的是CPU在分析計算時能100%使用(除了前處理,寫入計算結果和兩迭代計算中間隙時),多CPU計算也是如此。不是“全速計算”時,分析計算種CPU部分時間能100%使用,和部分CPU能100%使用,我想這應該和硬盤讀寫速度相對較慢導致的吧。如果有兩個模型在某計算機中都能“全速計算”,兩個“全速計算”的內存之和也不超過允許使用內存大小,如果同時計算,計算速度應該都小于分別單獨計算時的速度,因為CPU要分配給兩個模型用。如果兩個“全速計算”的內存之和大于允許使用內存,則同時計算時就會“搶內存”,計算速度就會大打折扣,這還沒考慮如果使用了虛擬內存的情況。
如果你設置的ABAQUS使用的內存上限大于你實際的物理內存,這個時候好像就會用到虛擬內存,計算速度也會大打折扣。如果你用ABAQUS時還有其它程序也在大量使用內存和CPU,也會很影響速度。所以務必保證你設置的允許使用內存上限,必須是計算機物理內存實際能空閑提供給ABAQUS使用的內存。

然后再是Linux和并行計算的問題,一臺計算機使用多個CPU進行計算也算是一種并行計算,在“全速計算”情況下參與計算的CPU越多,計算速度越快。計算機用的是兩臺64位8CPU工作站。我的計算速度經驗是,同一個模型在“全速計算”情況下,用隱式計算,單機Linux計算時間是單機Windows計算時間的四分之三,兩個工作站Linux并行計算的時間是單機Windows計算的二分之一。

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