演示截圖

CAE包括的FEA(有限元分析)和CFD(計(jì)算流體力學(xué))分析手段，在工程設(shè)計(jì)和分析中，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計(jì)算問題的有效途徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機(jī)幾乎所有的設(shè)計(jì)制造都已離不開有限元分析和計(jì)算流體力學(xué)計(jì)算，其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器，國防軍工，船舶，鐵道，石化，能源，科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度與存儲(chǔ)容量不斷地增加，CAE所能解決問題的尺度與復(fù)雜度也逐漸加大，目前已能夠?yàn)橛脩艚鉀Q各種復(fù)雜的工程問題。

CAE的HPC(高性能計(jì)算)應(yīng)用軟件使用最廣泛是ANSYS、Fluent、CFX(流體)以及LS－DYNA(碰撞)等，用戶使用這些軟件進(jìn)行復(fù)雜和大規(guī)模問題的求解，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存、處理器和I/O帶寬的要求非常高。早期的數(shù)值分析軟件是在大中型計(jì)算機(jī)上開發(fā)和運(yùn)行的，后來又發(fā)展到以工程工作站（EWS，Engineering Work Station）上，它們都是用UNIX操作系統(tǒng)，所有這些成本太高，非一般單位的工程設(shè)計(jì)人員所能擁有的，現(xiàn)在不同了，四核64位處理器普及配合微軟的高性能計(jì)算Windows系統(tǒng)，將極大地降低高性能計(jì)算的應(yīng)用門檻，讓更多的工程技術(shù)和研發(fā)人員有機(jī)會(huì)享受高性能計(jì)算的強(qiáng)大性能，高性能計(jì)算不再是高成本的時(shí)代了。

最快的超級(jí)跑車

這是一款目前世界最快的跑車，如果你駕駛這部在機(jī)場跑道和飛機(jī)等速起跑，那是多么爽快的事情，今天我們用最快的處理器-Xeon 5365，打造一款能夠進(jìn)行高性能計(jì)算的高速工作站，讓這臺(tái)機(jī)器的運(yùn)算速度在工程設(shè)計(jì)發(fā)揮極致。這套配置是將當(dāng)前服務(wù)器最高規(guī)格產(chǎn)品合理的搭配，構(gòu)成一臺(tái)高性能運(yùn)算工作站。

參考配置

Intel V8高性能工作站的"亮點(diǎn)"

CAE對(duì)系統(tǒng)的浮點(diǎn)運(yùn)算性能和內(nèi)存帶寬要求非常高，影響計(jì)算性能的主要環(huán)節(jié)是：CPU運(yùn)算單元 → CPU二級(jí)緩存 → 前端總線 → 北橋芯片 → 內(nèi)存 → 硬盤，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視，基于最新英特爾酷睿2架構(gòu)的四核Xeon處理器，擁有眾多性能卓越的技術(shù)，包括基于Core架構(gòu)的酷睿CPU核心，多達(dá)8MB的共享 L2 緩存、高達(dá) 1333 MHz 的前端總線。眾多的先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Intel Xeon 5365超強(qiáng)的計(jì)算性能，比老Xeon快400%，比雙核Xeon快50%，為確保工作站高速高效還要合理的成本。

這套配置體現(xiàn)在：

CPU采用2顆Xeon 5365，8×3G頻率、8M二級(jí)緩存、1333Mhz前端總線頻率，整臺(tái)工作站擁有八個(gè)計(jì)算單元，從而處理器的峰值速度達(dá)到3G×4×8＝96Gflop/S，或近1000億次/秒。

主板采用泰安S2696WA2NRF 支持最新四核Xeon5300系列，PCI-E16X顯卡，四通道內(nèi)存，支持8個(gè)SAS硬盤，支持RAID0、1。

內(nèi)存容量8G ，4根2G內(nèi)存構(gòu)成四通道，有限元分析軟件的計(jì)算速度提升完全靠大內(nèi)存的支持，只有內(nèi)存足夠大，才能把所有數(shù)據(jù)一次放進(jìn)內(nèi)存，才能最快對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算和得到結(jié)果，否則當(dāng)物理內(nèi)存不足的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)使用虛擬內(nèi)存(磁盤部分作為虛擬內(nèi)存)，這樣降大大降低性能。

硬盤采用目前最高轉(zhuǎn)速15000轉(zhuǎn)，SAS接口，充分保證速度讀寫對(duì)頻繁數(shù)據(jù)訪問要求，CAE應(yīng)用在初始化、中間結(jié)果保存和計(jì)算結(jié)果輸出時(shí)都會(huì)有密集的數(shù)據(jù)IO操作，而且目前并行計(jì)算程序的IO操作大多還是串行進(jìn)行的，因此IO的性能經(jīng)常是并行計(jì)算程序的瓶頸所在，所以SAS15000轉(zhuǎn)這個(gè)目前最快的硬盤是非常必要的，如果資金允許，可以在通過RAID進(jìn)一步提升讀取速度，通過多塊磁盤RAID，磁盤的IO速度可以成倍提高。

顯卡Quadro FX560  一款中低端解決方案，計(jì)算產(chǎn)生的數(shù)據(jù)則需做可視化處理，經(jīng)由適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)繪圖技術(shù)將結(jié)果表示出來。

將上述產(chǎn)品結(jié)合搭建的四核Xeon高性能計(jì)算工作站，滿足了軟件對(duì)硬件的高性能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并具有靈活配置調(diào)整，相對(duì)于品牌工作站來講配置更合理，價(jià)格更便宜，性能得到最大滿足。

基于FEA/CFD工作站關(guān)鍵配件選型

CPU  四核 Xeon5365  4 x 3G / 8M L2二級(jí)緩存/1333Mhz前端總線

技術(shù)要點(diǎn)：

Intel寬位動(dòng)態(tài)執(zhí)行，支持?jǐn)?shù)據(jù)流分析(Data Flow Analysis)、預(yù)測(cè)執(zhí)行(Speculative Execution)、亂序執(zhí)行(Out of Order Execution)及超標(biāo)量(Super Scalar)等RISC處理器先進(jìn)技術(shù)，每時(shí)鐘周期可傳遞更多的指令，一個(gè)周期指令原來3條，提升到4條。

Intel高級(jí)數(shù)字多媒體增強(qiáng)技術(shù)，新一代Core架構(gòu)擁有128Bit SIMD 算法及128bit SIMD雙倍精準(zhǔn)度浮動(dòng)點(diǎn)運(yùn)算, 并且只需要一個(gè)頻率周期就能完成，執(zhí)成效率提升達(dá)一倍，現(xiàn)時(shí)SSE指令集已經(jīng)十分普遍地用于主流的軟件中，包括繪圖、影像、音像、加密、數(shù)學(xué)運(yùn)算等用途，單周期128Bit處理器能力以頻率以外的方法提升效能，令處理器擁有高效能的表現(xiàn)。

Intel高級(jí)智能高速緩存，在二級(jí)緩存方面，提供性能更強(qiáng)效率更高的緩存子系統(tǒng)。專為多核處理器做了優(yōu)化。包括一個(gè)共享的二級(jí)高速緩存或內(nèi)存庫，它通過最大限度地降低內(nèi)存"流量"減少能耗；并在一個(gè)內(nèi)核閑置時(shí)，通過支持另一個(gè)內(nèi)核利用全部高速緩存來提升性能。

主板  泰安S2696WA2NRF   采用5000X芯片組，支持雙路四核Xeon

上面我們分析了有限元分析軟件對(duì)運(yùn)算的極高要求，為了保證計(jì)算的每個(gè)環(huán)節(jié)最高性能，市場滿足這些要求的主板有Intel S5000XVNSAS、超微X7DA3、泰安S2696WA2NRF,從性能和品質(zhì)講，這三個(gè)型號(hào)應(yīng)該不分上下，很多客戶都是根據(jù)個(gè)人使用和了解，對(duì)某些品牌有所偏好，但是TYAN S2696WA2NRF這款主板是目前市場上唯一現(xiàn)貨的工作站主板，TYAN的S2696WA2NRF是泰安眾多工作站主板一款配置最高經(jīng)典設(shè)計(jì)。

泰安這款S2696WA2NRF專為高性能計(jì)算要求而設(shè)計(jì)的工作站主板，它的配置完全滿足有限元分析軟件的最高要求。

下面是該主板技術(shù)參數(shù)：

支持目前最高規(guī)格的Intel 基于Core2架構(gòu)的四核Xeon5365處理器

雙路處理器和北橋之間是雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu)，以重點(diǎn)解決前端總線方面的瓶頸，將具有1333MHz的處理器系統(tǒng)總線和核心邏輯來支持芯片，并且能夠很好的支持兩條這樣的總線。加寬CPU總線帶寬

5000芯片組示意圖

內(nèi)存采用目前最快的DDR2-667 FBD全緩沖，并通過優(yōu)化可用數(shù)據(jù)帶寬的使用率來提高系統(tǒng)性能

北橋芯片采用Intel5000X，北橋和內(nèi)存之間四通道，北橋和內(nèi)存最大帶寬5.3GB/S×4＝21GB/S

主板內(nèi)存插槽

板載LSI 1068E，支持帶RAID功能的SATA2/3G和SAS接口和許多其他功能,能夠?yàn)槟南到y(tǒng)搭配組建SAS RAID 0/1++/5/10，支持目前最快的SAS硬盤，SAS硬盤數(shù)量達(dá)到8個(gè)，SATA4個(gè)。

集成雙千兆網(wǎng)卡，1394a火線接口，板載聲卡，USB2.0接口，并且擁有多條PCI-E 插槽。 此外還具有PCI-X插槽。

性價(jià)比之王–麗臺(tái)Quadro FX560專業(yè)顯卡

有限元分析軟件對(duì)圖形功能的要求不是很高，只要對(duì)所計(jì)算的結(jié)果通過圖形有所表現(xiàn)，基本就可以了，但是所有圖形處理都是借助OPEN GL函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，為此顯卡方面推薦專業(yè)圖形卡麗臺(tái)NVIDIA Quadro FX 560是比較合適的，該卡配備128MB超高速GDDR3緩存、19.0GB/s內(nèi)存帶寬、128位內(nèi)存總線，以及支持高分辨率（2048 x 1536）數(shù)字屏幕；下一代PCI Express總線架構(gòu)在幾何與填充率上有超過兩倍的改善，為CAE專業(yè)用戶帶來高性價(jià)比的圖像解決方案。 麗臺(tái)Quadro FX 560不但有親和力的價(jià)格，在功能/性能上也毫不含糊，提供完整且先進(jìn)的功能與價(jià)值，兼顧精確度、效能表現(xiàn)和可程序化功能。

麗臺(tái)NVIDIA Quadro FX 560

Quadro FX 560采用G73L芯片，顯存容量128MB，位寬128bit，顯存規(guī)格DDR3，插槽規(guī)格PCI-E，核心頻率350MHz，顯存頻率600MHZ，Proe03 55.60，Ugs04 34.11，3Dsmax03 39.24。

硬盤方面

硬盤采用SAS接口，選用轉(zhuǎn)速15000轉(zhuǎn)最高規(guī)格，保證數(shù)據(jù)讀取等待，如果再配上RAID功能，數(shù)據(jù)讀寫更快。

總結(jié)：

通過上述配件搭配，完全考慮到影響CPU運(yùn)算速度的各個(gè)環(huán)節(jié),CPU, 二級(jí)緩存，內(nèi)存，以及之間的通道，比之老Xeon性能得到質(zhì)的飛躍，DIY的最大好處，結(jié)合應(yīng)用軟件合理配置硬件，可以搭配出性價(jià)比最高的一套配置，相對(duì)于品牌要合理合算的多。目前很多設(shè)計(jì)研發(fā)單位在資金有限情況下，要求最小投入最大回報(bào)，這是一個(gè)明智的選擇。

英特爾四核處理器逐漸成為高性能計(jì)算更強(qiáng)大引擎。高性能計(jì)算作為企業(yè)工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，成為核心競爭力的來源.扮演支持業(yè)務(wù)發(fā)展的重要角色。隨著IT軟硬件技術(shù)及其相關(guān)的配套系統(tǒng)的快速發(fā)展，高性能計(jì)算不再像以前那樣高不可及，已經(jīng)成為更加標(biāo)準(zhǔn)化和商品化的lT基礎(chǔ)架構(gòu)，進(jìn)入門檻足夠低，架構(gòu)靈活性和可擴(kuò)展能力更高。因此，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該把握住這一時(shí)機(jī)，加速應(yīng)用高性能計(jì)算，籍此提升自身的核心競爭力。

多易