Comsol Multiphysics多物理場耦合單機與集群配置推薦2022v3
本文的硬件配置推薦方案更新日期為2022/07/05日
A1 多物理場耦合圖形工作站硬件配置方案
A2 多物理場耦合集群硬件配置方案
COMSOL公司是全球多物理場建模與仿真解決方案的提倡者和領導者，Comsol Multiphysics是采用有限元方法求解偏微分方程的大型仿真軟件.借助這個軟件工具，使工程師和科學家們可以通過模擬，賦予設計理念以生命。它有無與倫比的能力，使所有的物理現象可以在計算機上完美重現。
Comsol Multiphysics求解類型
A1穩(wěn)態(tài)Stationary
A2 瞬態(tài)Time-Dependent
A3 特征值Eigenvalue
A4 參數化Parametric
A5 穩(wěn)態(tài)分離式Stationary segregated
A6 瞬態(tài)分離式Time dependent segregated
Comsol Multiphysics求解器兩大類
B1直接求解器 UMFPACK、SPOOLS、PARDISO、Cholesky（TAUCS）等
B2迭代式求解器 GMRES、FGMRES、共軛梯度法CG、BICGStab和粗化求解器等
真實測試數據
分析：由于我們知識局限于計算機硬件，對行業(yè)應用軟件算法（不同的求解器）特點了解膚淺，因此，通過運行典型算例在不同硬件配置上，觀測求解時間和中間過程單多核并行特點，找到最佳硬件配置方案是一個有效實用的方法， NO 自由度規(guī)模 推薦計算架構 推薦配置 1 小于300萬 單機計算 8核@4.7GHz/64GB~256GB/ 2 150萬~500萬 集群計算 4個計算節(jié)點(32核@4.7GHz)/IB網絡 3 500萬~1000萬 集群計算 8個計算節(jié)點(64核@4.7GHz)/IB網絡 4 1000萬~2000萬 集群計算 16個計算節(jié)點(128核@4.7GHz)/IB網絡
測試1： 算例（瞬態(tài)，約58萬自由度）測試，在多核（4核、6核、8核、16核、28核）測試結果看到，Comsol Multiphysics多物理場耦合，到8核多核并行計算加速比最高，也是性價比最高，CPU核數再提升，性能幅度很低，
測試2：算力（穩(wěn)態(tài)，600萬自由度）測試，8核還是最佳的，單機計算時間過長，承受太重，建議用集群方式求解
廠家針對硬件配置相關描述（雖然非常詳細，但關鍵的地方也驗證了我們的測試數據，文章中提到求解器PARDISO多核并行提升，可以增加CPU核數，提升性能）：
https://cn.comsol.com/support/knowledgebase/866/
計算規(guī)模劃分與硬件配置推薦
上述 配置規(guī)格，應該是目前最快的硬件配置架構，歡迎遠程測試驗證
UltraLAB硬件配置方案推薦 （報價日期2022/07/05）
（1）基于單機架構多物理場耦合仿真計算硬件配置推薦
求解規(guī)模：小于300萬自由度
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NO |
型號 |
主要配置 |
報價 |
備注 |
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1 |
UltraLAB A310 14864-SAA |
Intel 第12代高頻處理器（12核，8核@4.8Ghz，4核3.9GHz）/64GB DDR4 3200/Quadro T400 4GB /1.92TB SSD+4TB SATA企業(yè)級/塔式(750W)/23寸圖顯 |
28000 |
高性價比 |
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2 |
UltraLAB A310 149128-SAA |
Intel 第12代高頻處理器（16核，8核@4.9Ghz，8核@4.0GHz）/128GB DDR4 3200 /Quadro T100 4GB/1.92TB SSD+8TB SATA企業(yè)級/塔式(750W)/23寸圖顯 |
36500 |
小規(guī)模高速計算型 |
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3 |
UltraLAB AX420 138192-SAB |
xeon銀牌4316處理器（20核@3.8Ghz）/192GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +16TB SATA企業(yè)級/塔式(750W)/23寸圖顯 |
45000 |
小規(guī)模計算多任務型 |
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4 |
UltraLAB EX650i 237192-SBB |
2顆Xeon 銀牌4314處理器（32核@3.7Ghz）/192GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +8TB SATA企業(yè)級/塔式(750W)/23寸圖顯 |
50500 | 中等規(guī)模 |
| 5 | UltraLAB EX650i 237256-SBA |
2顆Xeon 銀牌4316處理器（40核@3.9Ghz）/256GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +8TB SATA企業(yè)級/塔式(750W)/23寸圖顯 |
61500 | 中等規(guī)模 |
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6 |
UltraLAB EX650i 240512-SBA |
2顆Xeon 金6354處理器（36核@4.0Ghz）/512GB DDR4 3200 RDIMM/Quadro T1000 4GB/1.9TB SSD +8TB SATA企業(yè)級/塔式(750W)/23寸圖顯 |
96000 | 中大規(guī)格 |
| 7 | UltraLAB Alpha730 443512-SCC |
4顆Xeon 金6244處理器（共計32核@4.3Ghz） /512GB DDR4 2933/RTX A2000/3.84TB SSD +16TB SATA企業(yè)級/雙塔式(1600W冗余，靜音級)/27寸-4K圖顯 |
199990 |
大規(guī)模高速計算型 高頻+多核+高IO |
| 8 |
UltraLAB Alpha730 441768-SCB |
4顆Xeon 金6246處理器（48核@4.1Ghz）/768GB DDR4 2933 /RTX A2000/3.84TB SSD +16TB SATA企業(yè)級/雙塔式(1600W冗余,靜音級)/27寸-4K圖顯 |
235000 |
大規(guī)模計算高速計算完美 高頻+多核+高IO |
| 9 | UltraLAB Alpha730 443768-PCC |
4顆Xeon 金6256處理器（48核@4.3Ghz）/768GB DDR4 2933 /RTX A4000/4TB PcieSSD +16TB SATA企業(yè)級/雙塔式(1600W冗余,靜音級)/27寸-4K圖顯 |
259000 |
超大規(guī)模計算極致完美型 高頻+多核+高IO |
| 10 | UltraLAB Alpha750 4371T-PBC |
4顆Xeon 鉑金8360H處理器（96核@3.7Ghz）/1.5TB DDR4 2933 /RTX A4000/1.9TB SSD/2TB PcieSSD /2*16TB SATA企業(yè)級/雙塔式(1600W冗余,靜音級)/27寸-4K圖顯 |
350000 | 多任務多用戶團隊超算型 |
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NO 貨物名稱 型號 數量 單價 小計 （一）硬件設備 1.1 計算服務器 2顆Xeon銀牌4314處理器(32核3.7GHz)/256GB DDR4 /QK420/960GB SSD企業(yè)級/4U機架式(750W)/56Gbps IB網卡/無顯示器 5套 64500 185000 1.2 主控服務器 2顆Xeon 銀4214（24核@2.6GHz）/192GB /Quadro T1000/960GB+7.68TB高速緩存盤/56TB并行存儲/4U機架式（1500w）/雙56GB IB網卡/23寸圖顯 1套 85000 85000 1.4 計算交換機 邁絡思IB交換機12口@56Gbps 1臺 35000 35000 1.5 管理交換機 24口千兆電口 1臺 1650 1650 1.6 KVM切換器 16口，VGA接口 1臺 1800 1800 1.7 機柜 42U，服務器級，插排，托盤 1臺 6500 6500 （二）集群系統(tǒng) 2.1 操作系統(tǒng) 2.2 作業(yè)調度軟件 UltraLAB PSS作業(yè)調度軟件（5節(jié)點） 1套 50000 50000 2.3 求解器 合計：￥502,450元 NO 貨物名稱 型號 數量 單價 小計 （一）硬件設備 1.1 計算節(jié)點
2顆Xeon銀牌4314處理器(32核3.7GHz)/256GB DDR4 /QK420/960GB SSD企業(yè)級/4U機架式(750W)/56Gbps IB網卡/無顯示器 10套 64500 645000 1.2 存儲節(jié)點 2顆Xeon 銀4214（24核@2.6GHz）/192GB /Quadro T1000 /960GB+7.68TB高速緩存盤/56TB并行存儲/4U機架式（1500w）/雙56GB IB網卡/23寸圖顯 1套 85000 85000 1.4 計算交換機 邁絡思IB交換機12口@56Gbps 1臺 35000 35000 1.5 管理交換機 24口千兆電口 1臺 1650 1650 1.6 KVM切換器 16口，VGA接口 1臺 1800 1800 1.7 機柜 42U，服務器級，插排，托盤 2臺 6500 13000 （二）集群系統(tǒng) 2.1 操作系統(tǒng) 2.2 作業(yè)調度軟件 UltraLAB PSS作業(yè)調度軟件（10節(jié)點） 1套 100000 100000 2.3 求解器 合計：￥881,450元
（2）基于集群架構多物理場耦合仿真計算硬件配置推薦
推薦方案1
集群型號：UltraLAB CX650 160C37-1280
集群規(guī)模：5個計算節(jié)點（160核*3.7GHz ，1280GB DDR4）
求解規(guī)模：150萬~500萬自由度
配置明細：
推薦方案2
集群型號：UltraLAB CX650 100C37-2T
集群規(guī)模：10個計算節(jié)點（320核*3.7GHz ，1.92TB DDR4）
求解規(guī)模：600萬~1000萬自由度
配置明細：
常見問題
1）為什么Comsol Multiphysics運行CPU使用率只能到4%
答：很多求解是單線程的，或求解過程的某個階段，是單線程的，這是正常的
2）Comsol Multiphysics怎樣選擇CPU
答：不同求解器有不同的多核并行計算特點，具體情況具體分析，參考測試數據
3）Comsol Multiphysics運行為什么會內存不夠
答：網格劃分過細過大，造成數據計算規(guī)模大，超出內存容量，通過優(yōu)化或簡化模型可以降低計算量，少占用內存
4）Comsol Multiphysics求解速度為什么這么慢
答：可能原因CPU核數、頻率不合理，也可能是內存容量不夠，如果是集群，網絡延遲大，另外跟網格劃分過細有關系，計算量太大，算不動，具體情況具體分析
5）為什么在超級計算機系統(tǒng)上運行求解計算，還不如單機快
答：多核并行有限度，超級計算機cpu核數多，但頻率普遍太低（通常不超過3GHz），某些計算需要有限多核和高頻（越高越好），才是最理想的計算架構，另外也可能軟件授權的核數有限制
如果你用那些所謂的大品牌機器，跑程序計算不理想或對其專業(yè)服務不滿意，可以看看我們的方案，也可以通過測試體驗，我們可以針對不同的計算規(guī)?；蝾A算，量身定制出最快的硬件配置架構，歡迎技術咨詢
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