Como Funciona o Licenciamento por CPU/GPU do Software Ansys HPC Packs

O Ansys é um software de engenharia utilizado para simular como determinados materiais se comportarão em condições reais de impacto, carga ou outros cenários. Com a evolução das necessidades de computação, o licenciamento por CPU/GPU e os HPC Packs (High Performance Computing) tornam-se essenciais para maximizar a eficiência e o desempenho das simulações. Neste blog, vamos explorar como funciona o licenciamento por CPU/GPU do Ansys HPC Packs, destacando os benefícios e considerações essenciais.

O que são os Ansys HPC Packs?

Os Ansys HPC Packs (High Performance Computing Packs) são uma formas de licenciamento projetado para aumentar a capacidade de processamento do software Ansys. Eles permitem que usuários distribuam suas tarefas de simulação entre múltiplas CPUs ou GPUs, otimizando a eficiência e reduzindo significativamente o tempo necessário para concluir simulações complexas. Com os HPC Packs, as empresas podem executar simulações mais detalhadas e rápidas, melhorando a precisão dos resultados e a produtividade geral dos projetos ao otimizar o uso de recursos computacionais. Se você quer saber mais  sobre o Ansys confira nosso outro artigo

Modelo de Licenciamento dos HPC Packs

O modelo de licenciamento geralmente envolve a compra de um número específico de HPC Packs para um único sistema, o que permite utilizar uma quantidade determinada de processamento das suas CPUs ou GPUs. Quanto mais HPC Packs forem adquiridos, mais núcleos serão habilitados, resultando em um desempenho mais rápido. A determinação do número necessário de pacotes depende de fatores como o tamanho e a complexidade das simulações, bem como a velocidade e a eficiência desejadas para a análise. O licenciamento por HPC Packs possui 2 modelos: licenciamento por CPU ou licenciamento por GPU.

Licenciamento por CPU

O licenciamento por CPU do Ansys permite que os usuários utilizem os núcleos das CPUs de seus sistemas para processar simulações. Isso idealiza tarefas que beneficiam do processamento sequencial e distribuem a carga entre vários núcleos de CPU, otimizando o uso do hardware disponível. Porém, este tipo de licenciamento é especialmente vantajoso para simulações que não requerem a paralelização intensiva oferecida pelas GPUs, proporcionando uma solução eficiente e econômica para diversas aplicações de engenharia.

O número de núcleos habilitados por um pacote HPC é calculado usando a seguinte fórmula simples, onde h representa o número de pacotes HPC. Esses núcleos geralmente se referem a núcleos físicos de CPU ou GPU Streaming Multiprocessors (SMs). Além disso, existe um padrão de 4 núcleos de solucionador oferecidos independentemente dos pacotes HPC adquiridos. A fórmula para o total de núcleos oferecidos em um pacote HPC específico é a seguinte, onde h é o nível do pacote HPC é:

Essa fórmula garante que, independentemente do número de pacotes HPC adquiridos, você sempre terá um mínimo de 4 núcleos de solucionador adicionais. Dessa forma, esses núcleos são essenciais para otimizar a performance de aplicações que exigem alta capacidade de processamento paralelo, como simulações científicas, análise de grandes volumes de dados e renderizações.

A tabela a seguir ilustra os núcleos habilitados para diferentes níveis de HPC

Os Ansys HPC Packs oferecem uma melhoria exponencial na funcionalidade, o que significa que o aumento de 20 para 2000 núcleos não resultaria em um custo 100 vezes maior. Esses pacotes permitem a utilização eficiente dos núcleos disponíveis em um sistema, mas somente até o limite permitido pelo número de pacotes adquiridos. Por exemplo, com 2 pacotes HPC, é possível utilizar até 36 núcleos. Portanto, se o seu sistema tiver 48 núcleos, ele utilizará apenas 36 para cálculos, enquanto os demais permanecerão inativos.

As organizações podem dividir ou consolidar suas licenças HPC. Por exemplo, uma empresa com 4 HPC Packs divididos entre 2 sistemas (2 pacotes por sistema) terá 36 + 36 = 72 núcleos no total. Se consolidasse os 4 pacotes em um único sistema, teriam 516 núcleos.

Licenciamento por GPU

O licenciamento por GPU aproveita o poder de processamento paralelo das GPUs, tornando ideal para simulações complexas que requerem grande capacidade de computação. Dessa forma, GPUs podem acelerar significativamente o tempo de simulação, especialmente em projetos que envolvem grandes volumes de dados ou cálculos intensivos. Essa capacidade de processamento paralelo realiza várias operações simultaneamente, beneficiando extremamente tarefas de simulação detalhadas e repetitivas. Como resultado, os projetos são concluídos mais rapidamente, com maior eficiência e precisão.

A microarquitetura das GPUs é diferente das CPUs, pois abrigam centenas de vezes mais núcleos. Em vez de contagens de núcleos, usam SMs (Streaming Multiprocessors), que são blocos de construção das GPUs contendo múltiplos núcleos, cache e controladores. Pense nos SMs como grupos de trabalhadores em uma fábrica, permitindo computação paralela. Portanto, a Ansys conta os SMs como “núcleos” para GPUs.

Encontrar os SMs (Streaming Multiprocessors) de uma GPU não é tão simples quanto consultar a folha de especificações. Compilamos informações sobre modelos populares de GPUs de geração atual e suas contagens de SMs, utilizando whitepapers de microarquitetura de GPU e fontes de terceiros como techpowerup.com. Além disso, comparamos quantos pacotes HPC seriam equivalentes para cada GPU. Também incluímos a memória da GPU para ajudar a avaliar quais modelos são adequados para o tamanho potencial do seu modelo, embora isso não afete o licenciamento dos HPC para analisar quais GPUs são mais adequadas para o tamanho potencial do seu modelo (embora isso não afete o licenciamento do HPC Pack). A tabela a seguir mostra as contagens de SMs e a memória de alguns modelos populares de GPUs: 

Comparação entre CPU X GPU

Os HPC Packs são projetados para fornecer maior escalabilidade e eficiência nas simulações. Ou seja, com esses pacotes, as empresas podem executar simulações mais complexas em menos tempo, reduzir os custos de hardware e melhorar a precisão dos resultados.

• HPC Packs para CPUs: Eles permitem que os usuários distribuam suas tarefas de simulação por vários núcleos de CPU, aumentando a capacidade de processamento sequencial e reduzindo o tempo total de simulação.
• HPC Packs para GPUs: Esses pacotes otimizam as capacidades de computação paralela das GPUs, resultando em simulações muito mais rápidas e eficientes, especialmente para tarefas que podem ser paralelizadas.

Vantagens dos HPC Packs CPU X GPU 

Os HPC Packs são projetados para fornecer maior escalabilidade e eficiência nas simulações. Com esses pacotes, as empresas podem executar simulações mais complexas em menos tempo, reduzir os custos de hardware e melhorar a precisão dos resultados.

Os HPC Packs para CPUs permitem que os usuários distribuam suas tarefas de simulação por vários núcleos de CPU, aumentando a capacidade de processamento e reduzindo o tempo total de simulação. Já os HPC Packs para GPUs otimizam as capacidades de computação paralela das GPUs. Assim, pode resultar em simulações muito mais rápidas e eficientes, especialmente para tarefas que são paralelas.

Conclusão

Os Ansys HPC Packs são fundamentais para maximizar a eficiência e o desempenho das simulações de engenharia. Permitindo que empresas escalem suas capacidades computacionais de maneira flexível e econômica. Com a possibilidade de licenciamento tanto por CPU quanto por GPU, os usuários podem otimizar suas simulações de acordo com as necessidades específicas. A escolha adequada entre CPUs e GPUs, combinada com a estratégia de licenciamento dos HPC Packs, pode resultar em simulações mais rápidas, precisas e eficientes, reduzindo custos e melhorando a produtividade geral. Assim, ao entender e utilizar esses pacotes de forma eficaz, as organizações podem enfrentar desafios complexos de engenharia com maior confiança e sucesso.

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