本文為與達梭系統（Dassault Systèmes）SIMULIA R&D Product Manager，Ross McLendon 的對談。
Q：有哪些產業挑戰需要仰賴模擬？SIMULIA 的 Abaqus/Explicit 如何協助因應？
各行各業的公司正同時面臨多重戰線的挑戰。經濟因素推動企業降低成本並提升效率；同時，消費模式不斷轉變、政府法規與技術進步也帶來壓力，要求能快速將新型產品推向市場。
無論是設計具備駕駛輔助與自動化能力的電動車、性能更佳且壽命更長的輪胎，或是採用可摺疊獨特顯示的更小型智慧行動裝置，各種規模的公司都在使用 SIMULIA 豐富的模擬應用組合，涵蓋結構、流體、聲學、多體運動學（multibody motion）、電磁與設計探索與最佳化。其結果是，公司能夠快速評估產品效能，並縮短開發時間與成本。
Abaqus/Explicit 有限元素求解器是推動這些進展的產品之一。它擅長解決高度非線性的問題——包含短時程的暫態動力事件，例如汽車撞擊或消費性電子的跌落測試；以及準靜態事件，例如金屬成形與材料損傷，這類問題對隱式求解器具有挑戰性，但對於快速開發製程或評估設計安全性極為有用。Abaqus/Explicit 也包含專門的解法技巧，例如「耦合歐拉–拉格朗日（CEL, Coupled Eulerian-Lagrangian）」分析，用於建模如輪胎滑水（hydroplaning）或彈道撞擊；平滑粒子流體力學（SPH, Smoothed Particle Hydrodynamics），用於建模如液體晃動（sloshing）或安全氣囊充氣；以及「任意拉格朗日–歐拉（ALE）」分析的自適應重網格（adaptive remeshing），用於建模具極端變形的成形製程。
使用 Abaqus/Explicit 進行輪胎涉水模擬：輪胎在水中行駛，當水進入胎紋時，輪胎與地面的接觸狀態。此類模擬有助於改進胎紋設計以降低滑水現象。
問：為什麼 AMD 的運算處理器對 Explicit FEA 使用者很重要？
AMD 的效能簡報顯示：搭載 AMD 3D V-Cache 技術的「AMD EPYC 9684X（96 核心）」處理器之雙路（2P）伺服器，相較於同樣搭載 AMD 3D V-Cache 技術、前代高核心數 64 核心 AMD EPYC 7773X 處理器的 2P 伺服器，呈現約 2.13 倍的效能提升。此外，搭載 32 核心 AMD EPYC 9384X 的 2P 伺服器，也優於搭載相同前代高核心數 64 核心 AMD EPYC 7773X 的 2P 伺服器，提升約 1.22 倍。AMD 3D V-Cache 技術相較同世代處理器提供 3 倍的 L3 快取。這個大型 L3 快取可持續為處理器供應資料，無需頻繁存取 CPU 以外的主記憶體，進而提升效能並縮短獲得結果的時間（faster time-to-results）。
問：你們如何確保 Abaqus 能持續滿足產業的最新挑戰？
我們持續改進 Abaqus/Explicit，以處理需要被解決的新類型問題。最近的例子包括：改良樑元素技術以建模超彈性格狀結構，或是鋼筋混凝土柱在地震作用下的行為；在力學與前處理流程中提升並行化；提供接觸質量縮放（contact mass scaling）；並改進對映與匯入技術以支援暫態多物理場模擬。我們也與 AMD 等合作夥伴協作，尋找新的方式來最佳化 Abaqus/Explicit 的效能，並在多處理器核心間改善擴展性。我們的目標是確保 Abaqus/Explicit 能出色地協助客戶快速解決日常與複雜的結構工程問題，使用更大、運行更快的模型，將高品質、具創新的產品更快推向市場。
問：對 Abaqus 使用者的最後建議是什麼？
我非常鼓勵使用者善用 Abaqus 最新版本與高效能運算（HPC）處理器的進步，以加速你的模擬流程與整體產品開發。
我也建議投入一些時間，針對你的模型與硬體嘗試不同的執行組態（例如 CPUS 與 THREADS 參數的不同組合）。隨著處理器演進，以及處理器核心佈局、快取組織與記憶體連線愈來愈複雜，即便只在單一運算節點上運行，整體效能也可能對以下選擇很敏感：要跑多程序、多執行緒，或是多重多執行緒程序的混合。在前一代處理器上表現最佳的作法，未必在最新一代仍是最優。花一點時間做效能評測（benchmarking），能帶來效能提升的回報。
最後，請建立連結。若你尚未加入，邀請你加入 SIMULIA 社群。訂閱我們的結構模擬電子報，並考慮參加你所在地區的 Regional User Meeting（區域用戶大會），在那裡你可以獲得最新進展與最佳實務，也能與其他使用者與我們的 R&D 團隊互動（有時甚至包含硬體供應商本人），幫助你從模擬工具與運算硬體中獲得最大效益。
當我思考我們希望如何推動使用者在 Abaqus/Explicit 上的體驗，有三個面向浮現——更大（bigger）、更好（better）、更快（faster）。我希望明天的使用者能比今天跑更大的模型、以更高的寫實度模擬更複雜的問題，並在更短時間內得到答案。這個三要素中的「更好」仰賴我們在 SIMULIA R&D 的工作；「更大」與「更快」則有賴於運算能力的進步，而 AMD 以其最新具 3D V-Cache 的 EPYC 處理器在這方面有所交付。
更大（Bigger）意味著：憑藉 AMD 最新 EPYC CPU 的高核心數與更大的可定址記憶體池，你今天能在單一系統上運行的問題，在過去需要大型叢集或超級電腦。若你能在大型叢集或雲端運算方案中使用成千上萬個相同的 AMD EPYC CPU 核心，你能在超過一億個元素的新類型問題上獲得良好的效能擴展。或許三要素中最重要的——更快（Faster）——代表：藉由更多核心與改良的處理器架構，你能在更短時間內完成模擬。這使你可以運用 SIMULIA 的流程自動化與設計探索應用，加速設計時程，或是模擬更多設計迭代以獲得更完整最佳化的解決方案。
問：具體而言，Abaqus/Explicit 如何運用新一代 AMD 處理器？
SIMULIA 的 Abaqus R&D 團隊與 AMD 團隊協作，驗證 Abaqus/Explicit 與 AMD 最新處理器的相容性，於我們的 Abaqus 基準模型上評估效能增益，並確保我們的程式碼能最佳化運用新的處理器發展，如更大的快取、核心互連與佈局、以及記憶體頻寬。AMD 近期的效能簡報，著重其最新具 3D V-Cache 技術的 EPYC 處理器，於 SIMULIA e13（車輛撞擊）與 e14（跌落測試） 這兩個 Abaqus/Explicit 基準（模型可於 DS Knowledge Base 取得）上的綜合效能提升，展現了這些協作與處理器進步所帶來的效益。
特別是，Abaqus/Explicit 的效能往往高度仰賴記憶體頻寬——這代表它能大幅受惠於最新 AMD 處理器所提供的更高記憶體吞吐，以及 3D V-Cache 帶來的大型快取；兩者皆有助於持續為處理器核心供應資料、降低執行時間。
AMD 的效能簡報顯示：搭載 AMD 3D V-Cache 技術的「AMD EPYC 9684X（96 核心）」處理器之 2P 伺服器，相較於同樣搭載 AMD 3D V-Cache 技術、前代高核心數 64 核心 AMD EPYC 7773X 處理器的 2P 伺服器，呈現約 2.13 倍的效能提升。此外，搭載 32 核心 AMD EPYC 9384X 的 2P 伺服器，也優於搭載相同前代高核心數 64 核心 AMD EPYC 7773X 的 2P 伺服器，提升約 1.22 倍。AMD 3D V-Cache 技術相較同世代處理器提供 3 倍 L3 快取。這個大型 L3 快取可持續為處理器供應資料，無需存取 CPU 外部的主記憶體，進而帶來更快的結果輸出時間。
問：你們如何確保 Abaqus 能持續滿足產業的最新挑戰？
我們持續改進 Abaqus/Explicit，以處理需要被解決的新類型問題。最近的例子包括：改良樑技術以建模超彈性格狀結構或在地震下的鋼筋混凝土柱；在力學與前處理流程中提升並行性；提供接觸質量縮放；以及改進對映與匯入技術以支援暫態多物理場模擬。我們也與 AMD 等合作夥伴協作，尋找新的方式來最佳化 Abaqus/Explicit 的效能，並在多處理器核心間改善擴展性。我們的目標是確保 Abaqus/Explicit 能出色地協助客戶快速解決日常與複雜的結構工程問題，使用更大、運行更快的模型，將高品質、具創新的產品更快推向市場。
問：對 Abaqus 使用者的最後建議是什麼？
我非常鼓勵使用者善用 Abaqus 最新版本與高效能運算處理器的進步，以加速你的模擬流程與整體產品開發。
我也建議投入時間，針對你的模型與硬體嘗試不同的執行組態（CPUS 與 THREADS 參數的不同組合）。隨著處理器技術前進，以及核心佈局、快取組織、記憶體連線愈趨複雜，即便在單一運算節點上，整體效能也會受到「是否跑多程序、多執行緒，或是多重多執行緒混合」這類選擇的影響。在前一代處理器上最理想的配置，可能不再適用於最新一代。花些時間做效能評測，能帶來實質的效能回報。
最後，建立連結。若你尚未加入，邀請你加入 SIMULIA 社群。註冊我們的結構模擬電子報，並考慮參加你所在地區的 Regional User Meeting；在那裡你能取得最新發展與最佳實務的資訊，並與其他使用者及我們的 R&D 同仁互動（有時也會有硬體供應商），以幫助你從模擬工具與運算硬體中獲得最大效益。
當我思考我們希望如何推動使用者在 Abaqus/Explicit 上的體驗，有三個面向——更大、更好、更快。我希望明天的使用者能比今天跑更大的模型、以更高寫實度模擬更複雜的問題，並在更短時間內得到答案。這三者中的「更好」取決於我們在 SIMULIA R&D 的工作；「更大」與「更快」仰賴運算能力的進步，而 AMD 以其最新配備 3D V-Cache 的 EPYC 處理器在此有所斬獲。
更大意味著：憑藉 AMD 最新 EPYC CPU 的高核心數與更大的可定址記憶體池，你今天能在單一系統上運行的問題，在過去需要大型叢集或超級電腦。若你能在大型叢集或雲端運算方案中使用成千上萬個相同的 AMD EPYC CPU 核心，你能在超過一億個元素的新類型問題上獲得良好的效能擴展。或許最重要的——更快——代表：運用更多核心與更佳的處理器架構，你能在更短時間內完成模擬。這讓你得以運用 SIMULIA 的流程自動化與設計探索應用，加速設計時程，或執行更多設計迭代以取得更完整最佳化的解答。
原文轉載來自: Katie Corey – Speed Time-to-Results with SIMULIA Abaqus with AMD 3D V-Cache
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