Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi

Karşılaştırma Testi Çalışması:
Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
Fredrik Nordgren, M.Sc. M.E. (Makine Mühendisliği Yüksek Lisansı), Uygulama Mühendisi, Altair
Eric Lequiniou, Direktör, Yüksek Performanslı Bilgi İşlem HPC, Altair
Martin Hilgeman, HPC Danışmanı, Dell
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
1
Giriş
Darbe analizi ya da düşürme testi, ürün tasarımı ve geliştirmesinin en önemli aşamalarından biridir. Bu testin doğru
şekilde yapılmasını sağlayan yazılımlar üreticiler için çok önemli maliyet ve pazara sürme süresi avantajları sunar.
Dell, Intel ve Altair, hız ve doğruluk bakımından kanıtlanmış avantajlar sağlayan entegre simülasyon ve
optimizasyon analizi ile sanal düşürme testi çözümünü incelemek için işbirliği yapmıştır. Bu çözüm sayesinde
mühendisler daha güçlü ve daha güvenilir ürünler için yeni tasarım alternatiflerini inceleyebilir. Sonuç olarak,
üreticiler yüksek performanslı tasarımları çok daha kısa sürede gerçekleştirebilir, ürün kalitesini artırırken
teslimat süresini en aza indirir.
Zor hedef: düşürme testinde daha hizli ve doğru
sonuçlar
Akıllı telefonlardan otomobil parçalarına tüm ürünlerin üretimden önce darbe performansının test edilmesi
gerekir. Düşme, ezilme ya da başka bir şekilde kalıcı hasar alma tehlikesi durumunda mümkün olduğunca iyi
performans gösteren ürünler tasarlamak ve geliştirmek üreticinin görevidir.
Düşürme testi simülasyonu yazılımı, bir ürünün test edilme süresini hızlandırarak, daha yüksek tasarım kalitesini
mümkün kılarak ve fiziksel test ihtiyacını azaltarak üreticilere yardımcı olur. Bu tür yazılımlar, fiziksel ortamın ve
materyallerin karmaşık yapısını taklit eder ve ürünün belirli bir durumda nasıl performans göstereceğine ilişkin
ayrıntılı bilgiler sunar.
Genel olarak, bu soruna yönelik yazılımlar, düşme testi gereklilikleri ve çözümlerinin otomobil kazası
modellemelerinde kullanılmasından dolayı oldukça gelişmiş yazılımlardır. Bununla birlikte, telefon düşme testinin
kendine özel bazı zorlukları vardır; telefon düşme testinde çok farklı materyallerden yapılan ve farklı montaj
teknikleriyle bir araya gelen, daha yüksek sayıda parça söz konusudur; olası darbe hasarının değerlendirilebilmesi
için bu parçaların dikkatli bir şekilde modellenmesi gerekir. Ayrıca, mühendislerin modeli ve test sonrası süreci
manuel olarak modellemesi gerekir ve tüm bunlar çok zaman alan çalışmalardır.
Nihai hedef, tüm düşme açılarına ve diğer yüklere (pencere basıncı, bükme, döndürme vb.) dayanıklı güçlü bir
ürün elde etmektir. Bunun için hızlı ve ölçeklenebilir bir çözümleyicinin yanı sıra mühendislerin darbe
durumundaki fiziksel davranışı daha iyi anlaması için tasarım alternatiflerini incelemelerini sağlayacak bir yazılım
ortamı sunan sayısız simülasyon gerekir. Buna ek olarak, mühendislerin süreçleri standartlaştırmak ve hata riskini
azaltmak için gömülü optimizasyon gibi temel unsurları olan entegre ve otomatik çözümlere ihtiyaçları vardır.
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
2
Çözüm: Dell, Intel ve Altair ile düşme testi
simülasyonunu hizlandirmak
Bu çalışmada, Dell, Intel ve Altair birlikte çalışarak Altair’ın düşme testi
yazılımını, gücünü Intel'den alan bir Dell kümesinde test ettiler. Dell ve
Intel tarafından sunulan altyapı, en yeni Intel E5 v2 işlemcilere sahip üst
düzey teknolojili Dell kümesinde çalışırken, darbe analizi çözümleyici
RADIOSS'un performansını artırarak simülasyonun hızlanmasına
yardımcı oldu. Altair Düşme Testi çözümünün bilgi işlem yoğun, kritik
bir bileşeni olan bu çözümleyici; çok verimli donanımlar ve hızlı
işlemcilerden faydalanabilen karmaşık simülasyonları yürütmek için
kullanılır.
Altair Düşme Testi Çözümü
Altair’ın otomatik düşme testi çözümü, optimize performans, iş hacmi
ve kullanılabilirlik için tasarlanan bir dizi entegre yazılım aracından
oluşur:


HyperWorks modelleme, analiz ve optimizasyon yazılım paketi, aşağıdaki bileşenleri bir araya getirerek
eksiksiz bir düşme testi çözümü sunar:
o Yüksek performanslı sonlu eleman ön işleme ürünü (HyperMesh), iç içe geçme işlemi için etkili
modeller hazırlanmasını sağlayan eksiksiz geometri düzenleme araçlarıyla en geniş modelleri bile
hazırlamak mümkündür.
o Yapısal analiz çözümleyici (RADIOSS), yüksek kalite, dayanıklılık ve ölçeklenebilirlik sunan, 20 yılı
aşkın süredir otomobil çarpışma ve darbe testlerinde sektör standartlarını belirleyen bir araçtır.
RADIOSS’ Advanced Mass Scaling (AMS) teknolojisi ile RADIOSS kullanıcıları daha yüksek
performanslar elde edebilirler.
o En son teknoloji tasarım inceleme, yaklaştırma ve optimizasyon gömülü yazılımı (HyperStudy), şekil
optimizasyonu, doğrudan parametrelendirme, veri madenciliği ve doğrudan RADIOSS sonuçları
okuyucular gibi işlevlere de sahiptir.
PBS Professional işyükü yönetimi yazılımı, yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) işlerini zamanlamada, 20 yılı
aşkın süredir binlerce müşterinin işyerlerinde kullanılmış; ölçeklenebilirlik ve kullanılabilirlik düzeyinin ne kadar
yüksek olduğunu kanıtlamıştır.
Altair tarafından yapılan önceki testler, RADIOSS’ AMS özelliği etkin olan bu çözümün, lider alternatif
çözümleyicilerin sağladığı 64 dakikalık çalışma süresine göre %45 oranında iyileşmeyle, düşme testi çalışma
sürelerini 65 dakikadan 36 dakikaya indirmiştir.
Intel Teknolojisi Tabanlı Dell HPC Çözümleri
Dell, organizasyonların HPC teknolojisinden faydalanmaları ve ürün inovasyon ve geliştirme süreçlerini optimize
etmeleri için HPC yapı taşları ve eksiksiz çözümler sunar. Intel ve Altair işbirliğiyle, ürün geliştirmede başarısı
kanıtlanmış, üretkenliği artıran, maliyetleri azaltan ve karmaşık küme ortamlarının yönetimini kolaylaştıran
çözümler pazara sunulabilmektedir.
Bu düşme testi analizlerinde, Dell PowerEdge M620 blade sunucuları için Intel® Xeon® E5-2600v2 işlemci ürün
ailesi seçilmiştir. Bu güçlü ve enerji verimli işlemciler, önceki nesle göre %50 daha fazla çekirdek ve önbelleğin
yanı sıra önceki nesil Intel Xeon işlemcili sunuculara göre daha hızlı bellek ve ek donanım iyileştirmeleri sunar.
Intel® Advanced Vector Extensions (Intel® AVX) teknolojisi sayesinde, HPC uygulamaları için daha yüksek
performans elde edilebilir. Intel® AVX, 256-bit vektör desteği ve hızlandırılmış 32/64 bit veri dönüştürme
işlemleriyle vektör ve kayan nokta hesaplamalarını hızlandırır. Intel® Xeon® E5 v2 işlemci ailesi, kullanıcıların
uygulama taleplerini karşılamak için çekirdek sayısından frekansa kadar birçok özelliğe sahip optimize modellerle
kapsamlı işlemci özellikleri sunar.
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
3
Karşilaştirma testi projesine genel bakiş
Bilgisayar anakartı ile LCD modülü arasına titreşim azaltıcı bir şerit
koyularak arka üstü düşme durumunda deformasyon olasılığı
azaltılmıştır – sağ tarafta iki farklı şekilde şerit gösterilmektedir
Dell-Intel-Altair çözümünün performansını test etmek üzere mühendisler, titreşim azaltıcı bir şeridin eklenmesinin
telefon tasarımındaki baskıyı azaltıp azaltmayacağını test etmek için belirli bir kullanım durumuna odaklandı.
Bu senaryoda, telefon kabı ile taşıyıcı tabaka arasındaki boşluk ters düşme testinde LCD modülde bükülme ve
yüksek düzeyde baskıya neden olur. Hedef, LCD'nin uç elemanlarındaki filtrelenmiş baskıyı azaltan ideal özelliklere
(kalınlık, büyüklük, esneklik vb.) sahip bir titreşim önleyici şerit tasarımını bulmaktı.
1.
Tasarım:Projenin ilk aşamasında, konsept HyperMesh'te modellendi ve tasarım değişkenleri, şekil
değiştirme teknolojisi ve girdi dosyası parametrelendirmesi ile üretildi.
2.
Optimizasyon: Yanıt yüzeyi oluşturmak için bir deney tasarımı (DOE) yürütüldü. Ardından, sonlu eleman
modeli yerine yanıt yüzeyinde optimizasyon yapıldı.
3.
Doğrulama: Optimize edilen tasarım, sonlu eleman analizi ile değerlendirildi/simüle edildi ve performans
sonuçları doğrulandı.
Bu simülasyonlar aşağıdaki bileşenlere sahip sistemlerde çalıştırıldı:

Intel Xeon E5-2680v2, E5-2667v2 ve E5-2697v2 işlemcili 6x Dell PowerEdge M620 blade sunucular,
düğüm başına 128 GB bellek, Mellanox FDR Inifiniband ara bağlantıları.
Titreşim azaltıcı şerit alanı ve kalınlık sonucu ortaya çıkan LCD
baskıları yüzeyi
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
4
Performans sonuçlari
Dell PowerEdge M620 blade sisteminde çalışan Altair’ RADIOSS yazılımını kullanarak, mühendisler bu
optimizasyon çalışmasında ve karşılaştırma testinde gerekli 21 düşme testi simülasyonunu 3 farklı Intel işlemcili
(sırasıyla, Intel Xeon E5-2690v2, E5-2667v2 ve E5-2697v2 işlemciler) ve 2 düğümlü yapılandırmalarda, aşağıdaki
çekirdek ve işlenmemiş performans verileriyle çalıştırmayı başardılar:
CPU
2 düğüm için
toplam çekirdek
İşlenmemiş FP
performansı GFLOP/s
Tek Çalıştırma
Toplam Süre
Ortalama Süre (s)
21 çalıştırma için (s)
E5-2680v2
40
896
719
15110
E5-2667v2
32
845
742
15598
E5-2697v2
48
1037
660
13868
Şekil 1. Performans Özeti
Harcanan zaman bakımından en iyi performans gösteren işlemci, daha düşük frekansa ve daha yüksek çekirdek
sayısına sahip olan E5-2697v2 işlemci oldu. Daha düşük performans ya da her bir çekirdeğin performansı yüksek
sayıda çekirdek arasındaki performansı olumsuz etkilemediğinden, bu performans RADIOSS'un mükemmel
ölçeklenebilirliği sayesinde mümkün oldu.
900
800
Duvar saati süresi (s)
700
600
500
E5-2680v2
400
E5-2667v2
300
E5-2697v2
200
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Çalışma sayısı
Şekil 2. Performans Ayrıntıları
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
5
Intel Xeon [email protected] GHz (toplam 8 çekirdek) işlemcinin tek bir düğümünde elde edilen 65 dakikalık (3900
saniye) referans süreye göre, E5-2697 v2 işlemcinin 2 düğümünde 6 kat daha hızlı performans elde edildi (tek bir
çalıştırma için 660 saniye). Bu da optimizasyon çalışmasının tamamının (21 simülasyon çalıştırması) 4 saatten daha
kısa bir sürede (13868 saniye) tamamlanmasını sağlar.
Ayrıca, RADIOSS’ Advanced Mass Scaling (AMS) seçeneğiyle birlikte, kullanıcılar aynı sonuçları korurken çözüm
süresini daha da kısaltabilir. AMS, yarı statik problemler için gelişmiş bir çözüm ve bağlantılar arasındaki yüksek
doğrusalsızlık, kompleks maddi davranışlar ve kırılma modellemesi gibi nedenlerle yakınsamanın elde edilmesinin
zor olduğu doğrusal olmayan simülasyonlara bir alternatif sunar.
Intel E5-2697v2 işlemcili en hızlı yapılandırma kullanıldığında AMS ile 1.7 kat daha hızlı yürütme, 2.5 saatten daha
kısa (tek bir çalıştırma için 400 saniyeden az) tamamlama süresi elde edileceği tahmin edilmektedir.
Yapılandırmaların optimizasyonunda göz önünde bulundurulması gereken bir başka konu da, ölçeklenebilirliğin
yalnızca Intel Xeon işlemcinin bir işlevi ve seçilen çekirdek sayısıyla ilgili değil, aynı zamanda kullanılan düğüm
sayısıyla da ilgili olmasıdır. Bu simülasyonların paralel yapısı sayesinde, ilk iki düğümde 21 çalıştırmanın yaklaşık
yarısı ve geri kalanı da ikinci grup iki düğümde çalıştırılarak, simülasyon süresinde 2 faktöre yakın bir hızlanma elde
edilebilir. Bu mantık, istenen simülasyon süresini elde etmek için örneğin 8 düğümlü bir simülasyon kümesi gibi
daha çok sayıda düğüm kullanılarak gerçek yaşam sonuçları elde etmek için kullanılabilir. Bu tür bir yaklaşım,
simülasyon işlerini hesaplama verimliliğini ve kaynak kullanımını optimize etmek için mevcut kaynaklar arasında
otomatik olarak dağıtan PBS Professional gibi bir araç kullanımıyla basitleştirilebilir.
Enerji verimliliği ve performans
Günümüzün iş stratejisi ve planlama süreçlerinde, enerji tüketimi ve soğutma özellikleri, satın alma kararlarında
önemli bir rol oynuyor. Bu nedenle bir simülasyon yapılandırmasının enerji verimliliği, en iyi enerji kullanımını ve
en iyi performansı arayan organizasyonlar için en önemli özelliklerden biridir.
Simülasyon testleri Dell PowerEdge blade sisteminde yürütülürken, toplam Watt değerinde ölçülen enerji tüketimi
her bir simülasyon için kaydedildi (aşağıdaki tabloyu inceleyin). Intel Xeon E5-2667v2 ve E5-2697v2 işlemcilerin
toplam güç tüketimi, benzer düzeydeyken, Xeon E5-2680v2 bu testin bir parçası olarak 21 simülasyonu
yürütürken belirgin ölçüde daha az enerji gerektirmiştir.
Başka bir açıdan baktığımızda: 7x24 çalışan bir üretim işyükü ortamında, Xeon E5-2680v2, Xeon E5-2697v2
işlemciye göre düğüm başına %21.3 daha az enerji tüketir ve bu oran 115W'a karşın 135W olan %17'lik TDP
farkından daha fazladır.
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
6
Tavsiye edilen yapılandırmalar
Genel performans, fiyat - performans oranı ve enerji verimliliğine baktığımızda, düşme testi senaryosuna dayalı bir
simülasyon ortamının kurulması için gereken düğümler için aşağıdaki tavsiyelerde bulunulabilir: Gerçek düğüm
sayısı, genel işyükü gerekliliklerine bağlı olacaktır.
Maksimum performans:
Intel Xeon E5-2697v2 işlemcili (düğüm başına toplam 24 çekirdek) Dell PowerEdge düğümü,

64GB bellek ve Mellanox ConnectIB kartı

Minimum yapılandırma: 2 düğüm
Yüksek performans, maksimum enerji verimliliği:
Intel Xeon E5-2680v2 işlemcili (düğüm başına toplam 20 çekirdek) Dell PowerEdge R720 düğümü,

64GB bellek ve Mellanox ConnectIB kartı

Minimum yapılandırma: 2 düğüm
Giriş düzeyi sistem:
Intel Xeon E5-2667v2 işlemcili (düğüm başına toplam 16 çekirdek) Dell PowerEdge R620 düğümü,

32GB bellek ve Intel NetEffect kartı

Minimum yapılandırma: 2 düğüm
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
7
Sonuç özeti
Çalışmadan elde edilen en önemli sonuçlar şunlardır:

Dell-Intel kümesi, referans duruma göre RADIOSS düşme testi simülasyonunda 6 kat daha hızlı sonuç
vermiştir
o Test edilen 3 işlemci arasından en iyi sonucu Intel Xeon E5-2697v2 işlemci vermiştir:
o 21 simülasyon çalıştırması için 4 saatten daha kısa tamamlanma süresi

RADIOSS’ Advanced Mass Scaling (AMS) ek olarak 1.7 kat daha fazla hız sağlayabilir
o AMS özelliğiyle tahmini 1.7 kat daha fazla hız
o 2.5 saatten daha kısa tamamlanma süresi (tek bir çalıştırma için 400 saniyeden daha az)

Intel Xeon E5-2680v2 en yüksek enerji verimliliğini sağlar
o Xeon E5-2680v2, bu test durumunda 21 simülasyonun yürütülmesi için daha az enerji gerektirir
o 7x24 çalışan bir üretim ortamında, Xeon E5-2680v2, Xeon E5-2697v2 işlemciye göre %21.3 daha az
enerji tüketir ve bu oran 115W'a karşın 135W olan %17'lik TDP farkından daha fazladır.
Altair düşme testi çözümünü Dell/Intel sistemlerinde kullanan tasarım mühendisleri, telefon darbe performansını
optimize edebilir; garanti ve müşteri memnuniyeti gerekliliklerinin karşılanmasını sağlayabilir. Ayrıca, değişikliklerin
etkilerini inceleyecek ve gerçek yaşamdaki düşme testlerinin dinamik davranışları ve ürün bileşenlerinin çalışma
şekilleri hakkında ayrıntılı veriler elde ederek tasarım kalitesini de yükseltebilirler. Ürün geliştirme süresi ve
maliyetleri azaldığında, üreticiler daha gelişmiş tasarımlara zaman ayırabilir ve nihai ürünün daha başarılı olması
sağlanabilir.
Düşme testinin ötesinde, Altair HyperWorks simülasyon paketinde daha birçok teknik hesaplama uygulaması
vardır. Bunlar, damgalama, gürültü, titreşim ve şiddet (NVH) simülasyonu, sayısal akışkanlar dinamiği simülasyonu
vb. alanlarda gücünü en yeni Intel işlemcilerden alan yüksek teknolojili Dell kümelerinin kullanımından
faydalanırlar.
Daha fazla bilgi için

Altair yazılımı hakkında daha fazla bilgi edinin:
o HyperWorks paketi: www.altairhyperworks.com
o PBS Works paketi: www.pbsworks.com

Tanıtım örneği isteyin: www.altair.com/dell-intel-drop-test

Dell hakkında daha fazla bilgi edinin: www.dell.com ve www.dell.co.uk/hpc

Intel hakkında daha fazla bilgi edinin:
o newsroom.intel.com
o blogs.intel.com.
o www.intel.com/products/server/processor/xeonE5/index.htm

Bize Ulaşın:
o Altair: www.altair.com/PageAllLocations.aspx
o Dell: www,dell.com ve www.dell.com/hpc
o Intel: www.intel.com
© Dell | Bölüm 1
Karşılaştırma Testi Çalışması: Dell, Intel ve Altair ile Optimize Düşürme Testi
8