並列化のベンチマーク事例
並列化について
LS-DYNAでは、計算速度向上の為、２つの並列計算ロジックを用意しています。SMP(Shared Memory Parallel)とMPP(Massively Parallel Processing)です。SMPは、１つの筐体内にマルチCPUを搭載した１台のワークステーション、サーバ等を使用します。１つのジョブに対し同時に２つ以上のCPUを使用して計算が行われます。マシンの設定、使用方法が容易で、通常のシングルCPU版の全ての機能が使用できます。欠点としては、１つのメモリを共有していますので、プロセッサ数が多くなるとスケール効果が得られなくなってくる点です。
SMPのイメージ 一方、MPPは一般にクラスターシステムと呼ばれ、1つの問題を複数の部分に分割し、それぞれをネットワーク接続された複数のコンピュータに分散して並列計算を行います。メモリは各ノードで管理されますので、大規模なプロセッサ数に向きます。欠点としては、SMP版の一部の機能が使用できない点になります。それぞれのコンピュータ（ノードと呼びます）は１プロセッサのみ搭載したマシンでも、複数プロセッサ搭載したものでも結構ですが、CPUの性能は極力揃える必要があります。また、各ノードを接続するネットワークには出来るだけ高速なもの（1000BASE-T以上）を用います。個々のPCのハードウエア価格は低下してきていますので、SMP型スーパーコンピュータに比べますと、比較的低価格で大規模なシステムを構築することが出来ます。
MPPのイメージ
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また、Dual coreのプロセッサにつきましても、1コアが１CPUと見なされますので2コア（CPU）を用いてSMPでの並列計算が可能です。システムの総CPU数は以下の様に、接続されているノード数（SMPの場合は１ノード）、プロセッサ数、コア数で決まります。
総CPU数＝[ノード数]×[１ノード当りのプロセッサ数]×[１プロセッサ当りのコア数]
並列化の速度計測例
以下の様な２種類の解析に対して、マルチCPUによる計算時間を測定しました。板成形問題はnumisheet2002モデルによるフェンダーの成形加工計算になります。モデル規模は約62000節点、64000要素で、現象時間は6.5×10-2secです。また、衝突問題は自動車の衝突解析であり、モデル規模は約290000節点、535000要素、現象時間は0.03secです。
 板成形加工 |
 衝突問題 www.topcrunch.org 「neon_refined」データセット |
下図に速度比を示します。速度比は、１CPUでの計算時間を１とした場合の計算速度倍率です。
速度比
２CPUで１．６倍前後、４CPUで２．８倍程度の計算速度が得られていることが分かります。例えば、シングル版を用いて３６時間かかっていた計算が、一晩（１２時間）で終了することになります。
dual coreのプロセッサにつきましては、４CPUのSMPの場合速度比が余り伸びないことが分かります。一般的にシングルコアのプロセッサを用いた方がスケール効果が得られる様です。
