电磁仿真广泛应用于无线和有线通信、计算机、卫星、雷达、半导体和微波集成电路、航空航天等领域,从毫米波电路、射频电路封装设计验证,到混合集成炼蓄晦擀电路、PCB板、无源板级器件、RFIC/MMIC设计,天线设计,微波腔体、衰减器、微波转接头、波导录波器等设计等。
工具/原料
电磁仿真类软件ANSYS HFSS、CST、FEKO
ultralab图形工作站
电磁仿真算法分类、计算特点
1、计算电磁学(CEM)方法大致可分为2类:精确算法和高频近似方法。(1犬匮渝扮)全波精确计算法包括差分法(FDTD,FDFD)、有限元(FEM)、矩量法(MoM)以及基于矩量法的快速算法(如快速多极子FMM和多层快速多极子MLFMA)等,其中,在解决大目标电磁问题中最有效的方法为多层快速多极子方法。(2)高频近似方法一般可归作2类:一类基于射线光学,包括几何光学(GO)、几何绕射理论(GTD)以及在GTD 基础上发展起来的一致性绕射理论(UTD)等;另一类基于波前光学,包括物理光学(PO)、物理绕射理论(PTD)、等效电磁流方法(MEC)以及增量长度绕射系数法(ILDC)等。
2、小结1.时域算法,属于显式算法,传统的CPU多核加速比好,核数越多计算越快,此外,并行度高,支持蘅荫酸圉GPU加速计算,注意大部分求解器对GPU要求是双精度计算为主,也就是说需要用双精度性能高的GPU卡。2.频域算法,属于隐式算法,支持多核并行计算,但核数并行计算有限,不支持GPU计算,提升性能的手段,就是提升CPU的频率,足够大的内存,值得注意当内存非常大的时候(超过192GB),硬盘io性能非常关键。
对并行计算求解过程分析
1、如何配置CPU要根据求解过程和算法特点,尤其要了解时域、频域两大算法特点紧密结合,这样才能更高效更合理,从并行求解流程图看,循环计算过程是单核和多核交叉过程。
2、上图可以看出,CPU选蕞瞀洒疸型非常重要,CPU睿频足够高,大幅缩短【阶段1】求解时间,和整机足够核数+高频运行,大幅缩短【阶段2】的求解器解算时间常规工作站卖家,提供的机器往往多核忽视了睿频的重要性,整个计算过程效率非常低。
3、因此 硬件配置注意:1.如果是时域算法为主,例如 FDTD、FIT求解器,由于并行度高,工作站配置尽量多核,可显寝枷漳篥著提升求解速度,同时注意阶段1睿频高的处理器更快,如果是以GPU计算为主,可以配置CPU频率高,核数少的,这样整个过程显著提升。2.如果是隐式算法为主,例如 FEM,MOM求解器,由于并行度有限,一定要睿频尽可能高,同时保证足够的核数的并行,这样整个求解过程无死角瓶颈。3.如果是多种算法并用,CPU要足够核数与高睿频之间选择一个兼顾的规格,三种应用(时域算法、频域算法、混合算法)都均能确保工作站硬件计算性能最大化。
4、考虑到上述计算特点,CPU的选择对整个求解过程极其重要,下面是最新上市的intel Xeon Schalable(可扩展)处理器多种规格,UltraLAB选型分析:
CEM求解规模与硬件配置推荐
1、a)基于时域算法硬件配置参考(CPU类)
2、b)基于频域算法硬件配置参考
3、c)基于超大规模时域算法求解GPU选型
基于电磁仿真计算的机型介绍(以ultralab定制图形工作站为例)
1、极速图形工作站H490
2、高性能计算工作站EX620
3、超大规模仿真计算机型Alpha720
4、图灵超算工作站GX490M或GX620M
ultralab电磁仿真计算硬件配置(单机与集群)推荐
1、基于多种算法(CPU计算)单机工作站硬件配置方案
2、基于时域求解(GPU计算架构)单机硬件配置方案
3、基于CPU计算的分布式集群方案
4、基于CPU+GPU异构超算的分布式集群方案