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1、聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書2序言隨著二十大的召開，中國式的現代化加速開啟新一輪以實體經濟為發力點強國進程，制造強國、質量強國、科技強國、航天強國，數字中國的戰略不斷縱深推進。數字經濟會成為中國產業現代化和經濟發展的新引擎，其中新基建算力基礎設施中的高性能計算，在制造強國、數字中國、科技強國里面占有的非常重要的地位。從高技術制造業到先進制造業，乃至之后提到的戰略新興產業，材料學、生命科學、高端裝備、新一代的信息技術里面的集成電路、新能源裝備、新能源汽車，都離不開高性能計算，它在制造業正幫助越來越多的企業做科研創新和產品迭代。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化

2、解決方案白皮書3聯想中國區大客戶業務群 制造行業經理 從大到航空、航天的高端裝備的力學分析，中到手機，雷達等產品的結構分析和電磁分析，小到分子級動力學和基因分析為主的生命科學、藥物研發和材料創新，宏觀世界和微觀世界都需要一個強有力的可持續演進的研發工具平臺，高性能計算技術在這些年隨著應用場景的不斷變化也在不斷迭代。無論是計算能力，還是高性能計算平臺所融合的諸如 AI、大數據、容器、水冷等新科技，都在沿著更好的幫助研發人員、設計人員去創新、去迭代新的產品，去進行重大的科研發現迅速演進。隨著制造業的轉型，尤其是知識密集型企業，越來越多的面臨如何設計搭建一個專業的高性能計算平臺的，如何更好的池化前后

3、處理的資源，讓更多的設計人員彈性使用；如何更快的交付；如何把工業軟件和硬件的適配、調優和調度做到最佳的體驗；甚至是，當算力不夠的時候，能否有一個訂閱式的算力服務，能夠快速彈性分配的仿真計算能力。有一個 Total Solution 全能夠解決以上的這些問題嗎?有的，聯想，就是這樣一個一站式的方案和服務的提供商。聯想不僅僅多年雄踞全球和中國 HPC 裝機量排名第一，其實更多的實力，是源于 30 多年來的對整個工業的理解，源于對整個工業設計和仿真軟件和最新算力如何結合發揮最大的性價比優勢的實踐，源于對未來算力融合化、場景化、綠色化和訂閱化的深度理解和洞察。相信未來隨著高性能計算技術的發展，伴隨著整

4、個的制造型企業的數字化轉型的推進，越來越多的融合新技術的高性能計算不斷地在業務當中進行落地，也相信未來更多的制造業的同行能夠看到，聯想新一代高性能計算解決方案在科技創新當中帶來的價值。制造強國、質量強國，航天強國、數字中國，基礎就是算力強國，讓我們攜手，一起向上，一起強大。聯想基礎設施業務群 高性能計算主任技術顧問 聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書401-03-05-107-2-08-08-10前處理（預處理）模擬（求解/計算）后期處理摘要聯想簡介制造行業 CAE 應用分析CAE 工作流程階段及相關計算解決方案聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書51

5、1-3 23-443-677-827-5-12-13-14-15-16-17-18-19-19-20-2251-7-59-63-67-70-73-75-28高性能并行存儲系統（附加/可選存儲）管理服務器（主服務器）登錄服務器聯想設計仿真一體機解決方案CFD 和顯式 FEA 計算服務器GPU 加速服務器遠程可視化服務器互連網絡存儲服務支持和安裝ABAQUS 統一有限元分析ANSYS FluentLS-DYNAMSC NastranOpenFOAMSTAR-CCM+隱式 FEA 計算服務器預處理和后處理服務器推薦產品和解決方案推薦的架構性能案例聯想推薦的 CAE 行業解決方案結論聯想高性能計算面向

6、制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書01本白皮書介紹了聯想 HPC 在制造業推薦的產品和解決方案?！啊蓖ㄟ^這個白皮書，可以詳細了解制造業如何使用 HPC 來設計、模擬和優化產品和流程，以降低成本和風險。文中詳細介紹了計算流體動力學（CFD）和有限元分析（FEA）工作流程，并根據性能和成本推薦了聯想高性能計算產品和解決方案。本白皮書還介紹了聯想制造行業設計仿真計算一體機LICP 的架構和完整的解決方案。最后，還介紹并分析了幾個 CFD 和 FEA 應用程序的性能。摘 要聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書02聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書03聯想簡

7、介聯想是一家全球財富 500 強公司，在消費領域、商業和數據中心基礎架構技術方面提供創新和解決方案，并取得領先地位。聯想將商業的成功建立在客戶實現其業務目標的基礎上。截至 2023 年 5 月，聯想已連續十一次蟬聯全球高性能計算機 TOP 500（www.top500.org）榜單制造商份額榜首，九次登頂中國 HPC TOP 100 年度數量總份額榜首。同時，聯想在中國高性能計算發展史上取得了眾多里程碑時刻 聯想的“深騰 1800”萬億次集群系統，是世界上第一個實際速度超過 1 萬億次的大規模高性能集群系統；聯想深騰系列高性能計算機成為最早進入世界 TOP 500 的一批國產計算機；聯想兩次承

8、擔了中國科學院網絡計算中心主節點的建設任務。截止 2022 年，聯想高性能計算已經先后為數萬個用戶完成部署，在高性能計算機系統技術方面已申請國家發明專利 85 項，46 項已獲授權。聯想的 HPC 解決方案專注于為商業領域數據中心客戶提供聯想產品和解決方案。HPC 主要的行業領域：高校、科研機構、政府、金融服務、生命科學、制造業和石油天然氣。這篇技術文章主要關注制造業。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書04聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書0501制造行業 CAE應用分析聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書06制造業中使用各種商業

9、和開源計算機輔助工程（CAE）軟件，以幫助設計師和工程師以更低的成本和更低的風險高效地設計、模擬和優化產品和流程。下面是 CAE 的一些應用：有限元分析（FEA）-部件和組件的應力和動態分析 計算流體動力學（CFD）-流體和熱分析 多體動力學（MBD）和運動學-相互連接的部件的動態行為分析 鑄造、造型和模壓成形的制造過程模擬 產品和/或工藝的優化本白皮書的性能部分重點介紹以下 FEA 和 CFD 應用：Dassault Systmes 的 ABAQUS 統一 FEASIMULIA ANSYS 的 FLUENT 利弗莫爾軟件技術公司的 LS-DYNA MSC Nastran OpenFOAM 西

10、門子的 STAR-CCM+聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書0702CAE 工作流程階段及相關計算解決方案典型的 CAE 工作流程有三個階段：前處理、模擬（求解/計算）、后處理。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書08前處理（預處理）在預處理階段，定義/設計幾何結構或工藝。計算機輔助設計（CAD）軟件通常用于對底層幾何結構或過程進行建模。將設計的物理屬性以及環境和物理約束和載荷應用于計算模型。在 CFD 和 FEA 分析的情況下，必須使用網格將基本幾何結構劃分為較小的離散域（單元）；通常稱為網格生成或網格化。筆記本電腦、工作站和遠程可視化服務器通常用于

11、大多數預處理 CAD 工作和網格生成。這些解決方案通常具有更高端的圖形卡以加速可視化，并且可能需要大量的內存，具體取決于計算模型的大小。更大的 CFD 和 FEA 網格生成可以“卸載”到具有更多計算或內存資源的服務器上。在一些應用中，網格生成可以使用到并行處理技術。模擬（求解/計算）在模擬階段，使用基礎物理的適當數學公式來模擬（求解/計算）模型或過程。此階段通常有大量的計算工作負載，需要完整的 HPC 解決方案來運行不但是有幫助的，并且大多數情況下也是必要的。計算工作量取決于計算模型的大小。小型計算模型可以在工作站和筆記本電腦上運行。大型計算模型通常在 HPC 解決方案上運行，以利用多個服務器

12、、GPU 加速、高速互連網絡和并行存儲系統等來加速求解/計算過程，提高生產效率。在模擬階段，通常使用兩種數值方法來求解基本數學方程：顯式和隱式。顯式法在顯式方法中，當前物理值僅取決于先前的時間步長/迭代數據，因此可以通過計算表達式在網格中的任何位置求解方程。這需要更多的計算，但占用的內存相對較少。隱式法在隱式方法中，物理值不依賴于先前的時間步長/迭代；必須對網格中的所有單元同時求解方程。此方法更占用內存，因為所有需要計算的內容都必須提交到內存中，因此需要占用更多的內存，同時也需要適量的計算。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書09通常，CFD 和顯式 FEA 模擬具有相同的

13、計算和存儲特性，即：可以很好地擴展到多個核心和服務器（支持 MPI 跨節點并行）計算對內存和計算敏感（需要更多的內存和 CPU 核心）計算期間的小量的文件輸入/輸出（I/O）操作 模擬開始時的大量文件 I/O 操作，以便將網格從存儲系統讀入內存（存儲系統的單流的能力）模擬結束時的大量文件 I/O 操作，以便寫入存儲系統。這些文件通常是由網格和相關物理值組成的最終輸出文件（存儲系統的單流的能力）用戶可以指定在模擬過程中以不同的時間間隔寫入檢查點（checkpoint）輸出文件，這可能會導致短暫的重要文件 I/O 操作 （配合作業調度系統支持 checkpoint）計算所需要的內存的數量取決于計算

14、模型的大小ANSYS Fluent 和 Mechanical、Dassault Systmes ABAQUS/Explicit、LSTC LSDYNA、OpenFOAM 和 Siemens STAR-CCM+等應用程序都屬于上述類別。通常，隱式 FEA 模擬具有以下計算和存儲特性：不能很好地擴展到多個核心和服務器（在 SMP 上的性能更突出）計算對比內存來講，內存比計算更敏感（同時兼具計算敏感和內存敏感）計算時進行大量的文件 I/O 操作 通常需要大量的內存 數據在內存中計算可用于減少文件 I/O 操作的數量 可以從 GPU 加速中獲益（部分應用）ANSYS Mechanical、Dassau

15、lt Systmes ABAQUS/Standard 和 MSC Nastran 等應用程序都屬于上述類別。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書10在 CFD/Explicit FEA 模擬的開始和結束時，有大量頻繁的文件 I/O 操作，但這些事件是簡短的。在計算期間，存在最小的文件 I/O 操作。然而，對于隱式 FEA 模擬，在整個模擬過程中存在大量的文件 I/O 操作。后期處理在后處理階段，將模擬的結果呈現并顯示給用戶。結果可以是輸出，如表格、繪圖、數據文件和動畫，也可以在軟件中以 3D 表示形式查看。筆記本電腦、工作站和遠程可視化服務器通常用于大多數后處理工作。這些解

16、決方案通常具有更高端的圖形卡以加速可視化，并且可能需要大量的內存，具體取決于計算模型的大小。如果使用自動化腳本來生成輸出，則可以將一些后處理工作“卸載”到服務器。大多數函數都是單線程進程。TimeI/O RateTimeTypical CFD/Explicit FEA SimulationTypical lmplicit FEA Simulation圖 1 典型 CFD/顯式 FEA 和隱式 FEA 模擬的文件 I/O 速率下圖描述了典型 CFD/顯式 FEA 模擬與典型隱式 FEA 模擬的文件 I/O 速率。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書1103推薦產品和解決方案以

17、下建議將用作指南。在大多數情況下，處理器、內存、存儲、GPU 等將進行調整以更好地適應用戶的特定需求。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書12管理服務器（主服務器）管理（頭）服務器用于管理集群。主服務器可以為集群提供許多功能，下面是一些功能：部署群集管理軟件以管理和監控整個群集 使用聯想 LiCO 或者開源工具 Extreme Cluster Administration Toolkit（xCAT）是聯想在安裝部署使用的兩個集群管理軟件 批處理作業調度程序服務器 并行文件系統服務器（并行存儲系統）用戶帳戶管理 軟件/應用程序許可證服務器推薦的產品和解決方案是：ThinkSy

18、stem SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 2U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載 2 個英特爾 至強 可擴展金牌 5318 處理器，24 核心，2.1GHz，每插槽 16 個內核參考配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 5318 24C 165W 2.1GHz內存：12*16GB TruDDR4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID 530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 480GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端口 RJ45 OCPInfiniband 適配器：1*Mellanox Connect

19、X-6 HDR100/100GbE 1 端口電源：2*750W（230/115V）白金級熱插拔電源模塊聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書13登錄服務器登錄服務器充當集群用戶的訪問點。登錄服務器的數量將取決于訪問群集的用戶數量。在登錄服務器上，用戶通常執行以下任務：上傳和下載數據 編譯和安裝軟件 創建和編輯腳本 提交、監控和管理模擬 管理目錄和文件根據工作負載和用戶數量，管理主服務器可以兼作登錄服務器。推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 2U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載 2 個英特爾 至強 可擴展金

20、牌 5318 處理器，2.1GHz，每插槽 16 個內核參考配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 5318 24C 165W 2.1GHz內存：12*16GB TruDDR4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID 530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 480GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端口 RJ45 OCPInfiniband 適配器：1*Mellanox ConnectX-6 HDR100/100GbE 1 端口電源：2*750W（230/115V）白金級熱插拔電源模塊聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決

21、方案白皮書14CFD 和顯式 FEA 計算服務器CFD 和顯式 FEA 計算服務器處理 CFD 和顯式 FEA 模擬的主要模擬計算工作量。推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SD630 V2（https:/ V2 是一款采用 0.5U 機架外形規格的超高密度經濟型雙插槽服務器。高密度 2U 四節點（2U4N）平臺，四個 SD630 V2 服務器節點安裝在 ThinkSystem D2 機箱中。推薦配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 6348 28C 235W 2.6GHz 處理器內存：12*16GB TruDDR4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID

22、530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 480GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端口 RJ45 OCPInfiniband 適配器：1*Mellanox ConnectX-6 HDR100/100GbE 1 端口之所以選擇英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器，是因為它的處理器基本頻率高達 2.6GHz（最大 Turbo 頻率為 3.5GHz），并且每個插槽的核心數量較少（每個插槽 12 個核心），因此每個核心的內存帶寬較高。處理器的成本也是決策的考慮因素。有關處理器選擇的更多詳細信息，請參閱“性能”部分。CFD 和顯式 FEA 模擬通常在模擬期

23、間執行非常少的文件 I/O操作。上述建議是一種“無狀態”服務器解決方案，這意味著服務器中沒有內部存儲。建議將網絡文件系統（PNFS）作為這些類型模擬的主要文件系統。有關存儲選項的更多詳細信息，請參閱下面的“存儲”部分。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書15隱式 FEA 計算服務器隱式 FEA 計算服務器處理隱式 FEA 模擬的主要模擬計算工作量。推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SD630 V2（https:/ V2 是一款采用 0.5U 機架外形規格的超高密度經濟型雙插槽服務器。高密度 2U 四節點（2U4N）平臺，四個 SD630 V2 服務器節點安裝在

24、 ThinkSystem D2 機箱中。推薦配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 6348 28C 235W 2.6GHz 處理器內存：12*32GB TruDDR4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID 530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 960GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端口 RJ45 OCPInfiniband 適配器：1*Mellanox ConnectX-6 HDR100/100GbE 1 端口隱式 FEA 計算的推薦服務器和處理器與上一節中的 CFD 和顯式 FEA 計算服務器相同?；诔杀竞托阅?，我們

25、再次選擇了英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器。有關處理器選擇的更多詳細信息，請參閱“性能”部分。隱式 FEA 模擬可以在模擬過程中執行大量的文件 I/O 操作。推薦的解決方案具有兩個 2.5 英寸 SATA SSD 驅動器，存儲容量為 960GB，可在需要時提供快速內部存儲選項。此外，推薦的解決方案具有大量內存（384GB），以便將一些文件 I/O 操作卸載到內存中，從而提高性能。如果需要更多的內存，則更具成本效益的解決方案可能是機架式服務器（SR650 V2/SR660 V2），而不是超密集型服務器。對于大型內存隱式 FEA 計算服務器，推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem

26、 SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 2U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載推薦配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 6348 28C 235W 2.6GHz 處理器聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書16預處理和后處理服務器預處理和后處理服務器協助網格生成和后處理卸載過程。推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 2U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載 2 個英特爾 至強 可擴展金牌 5318 處理器，2.1GHz，每插槽 16 個內核 12x 32GB TruDDR4

27、2666 MHz RDIMM；總計 384GB 內存可選的 8、16、64 和 128GB DIMM，最大內存為 1.5TB 可選、靈活且可擴展的內部存儲，最多可配置 6 個 2.5 英寸驅動器，最大容量可達 92TB推薦的預處理和后處理服務器與 CFD 和顯式 FEA 服務器推薦的解決方案相同，但具有更多的內存。每個服務器的預處理和后處理步驟通常需要更多的內存。如果需要更多內存，則更具成本效益的解決方案可能是機架式服務器，而不是超密集型服務器。對于大型內存隱式 FEA 計算服務器，推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 2U 機架式

28、服務器，非常適合處理各種工作負載 2 個英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器，2.6GHz，每插槽 12 個內核 24x 32GB TruDDR4 2666 MHz RDIMM；總計 768GB 內存最多 24 個 DIMM（可選），容量為 16、64 和 128GB；最大內存為 3TB 可選、靈活且可擴展的內部存儲，最多可配置 6 個 2.5 英寸驅動器，最大容量可達 92TB內存：12*32GB TruDDR4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID 530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 960GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端

29、口 RJ45 OCPInfiniband 適配器：1*Mellanox ConnectX-6 HDR100/100GbE 1 端口聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書17推薦配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 6348 28C 235W 2.6GHz 處理器內存：24*32GB TruDDR4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID 530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 480GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端口 RJ45 OCPInfiniband 適配器：1*Mellanox ConnectX-6

30、 HDR100/100GbE 1 端口GPU：1（或者 2）*NVIDIA Quadro RTX A6000 48GB PCIe 主動式 GPU電源：2*750W（230/115V）白金級熱插拔電源模塊GPU 加速服務器一些 CFD 和 FEA 軟件支持使用 GPU 來執行一些求解器計算，通常用于隱式FEA 模擬。推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 2U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載參考配置如下：CPU：2*Intel Xeon Gold 6348 28C 235W 2.6GHz 處理器內存：12*16GB TruDDR

31、4 3200 MHzRAID 控制器：1*RAID 530-8i PCIe 12Gb 適配器硬盤：2*2.5 英寸 480GB SATA 熱插拔固態硬盤 接口：1*1Gb 4 端口 RJ45 OCP聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書18Infiniband 適配器：1*Mellanox ConnectX-6 HDR100/100GbE 1 端口GPU：1*NVIDIA A800 80GB PCIe Gen4 Passive GPU電源：2*750W（230/115V）白金級熱插拔電源模塊推薦的其他/替代產品和解決方案為：ThinkSystem SR670 V2（https

32、:/ V2 是一款 2U 機架式服務器，旨在支持多達四個高性能 GPU 2 個英特爾 至強 可擴展金牌 5318 處理器，2.6GHz，每插槽 16 個內核 12x 16GB TruDDR4 2666 MHz RDIMM；總計 192GB 內存可選的 32GB DIMM，最大內存為 384TB 4 個 ThinkSystem NVIDIA Tesla A800 16GB PCIe 被動 GPU 可選、靈活且可擴展的內部存儲，最多可配置 8 個 2.5 英寸驅動器，最大容量可達 16 TB遠程可視化服務器配合聯想設計仿真一體機（聯想 LICP），遠程可視化服務器允許用戶遠程可視化計算模型和結果。

33、推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SR650 V2（https:/ V2 是一款雙路 1U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載 2 個英特爾 至強 可擴展金牌 5318 處理器，2.6GHz，每插槽 16 個內核 12x 16GB TruDDR4 2666 MHz RDIMM；總計 192GB 內存最多 24 個 DIMM（可選），容量為 16、64 和 128GB；最大內存為 3TB 1 個 ThinkSystem NVIDIA Quadro P6000 2GB PCIe GPU 2 個 ThinkSystem 2.5 英寸 5200 480GB 主流 SATA 6GB 熱

34、插拔 SSD，總計 960GB內部存儲可選存儲：6 個不同類型和存儲容量的 2.5 英寸驅動器；最大容量 92TB聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書19互連網絡建議在計算節點之間進行快速互連，尤其是在使用四臺以上的服務器進行計算的情況下。推薦的產品和解決方案包括：Mellanox InfiniBand HDR 100(200)Gb/s 或者 NDR 200(400)Gb/s 英特爾 Omni-Path 100Gb/s存儲在模擬過程中，CFD 和顯式 FEA 模擬通常需要最少的文件 I/O 操作。對于大多數模擬，在 PNFS上運行模擬應該足夠了，但會根據系統上的工作負載而有

35、所不同。推薦的產品和解決方案是：ThinkSystem SR650（https:/ 是一款雙路 2U 機架式服務器，非常適合處理各種工作負載 2 個英特爾 至強 可擴展金牌 5318 處理器，2.6GHz，每插槽 16 個內核 12x 16GB TruDDR4 2666 MHz RDIMM；總計 192GB 內存最多 24 個 DIMM（可選），容量為 16、64 和 128GB；最大內存為 3TB 10 個 ThinkSystem 3.5 英寸 6TB 7.2K SAS 12GB 熱插拔 512e 硬盤，總計 60TB 存儲可選存儲，最多 24 個 2.5英寸驅動器和 14 個 3.5 英寸

36、驅動器，最大容量可達 368TBPNFS 服務器的推薦產品和解決方案配置了 60TB 的存儲。該解決方案的最大存儲容量為368TB，并可根據用戶的具體需求進行調整。如果需要更高的存儲性能，請參閱下面的“附加/可選存儲”部分，了解更多詳細信息。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書20高性能并行存儲系統（附加/可選存儲）Lenovo Distributed Storage Solution for IBM Spectrum Scale（DSS）是一款軟件定義的存儲（SDS），適用于高性能和數據密集型環境的密集可擴展文件和對象存儲的高性能并行存儲系統（https:/ 結合了 Le

37、novo ThinkSystem 機架式服務器、Lenovo D1224 和 D3284 存儲機柜以及 IBM Spectrum Scale 軟件的性能，以提供高性能、可擴展的構建模塊方法。DSS-D結合了 Lenovo ThinkSystem 機架式服務器、Lenovo DE400 和DE6000存儲機柜以及 IBM Spectrum Scale 軟件的性能，以提供高性能、可擴展的構建模塊方法。首先推薦的產品和解決方案是：DSS-D 2 臺 ThinkSystem SR650 V2 機架式服務器（https:/ DE4000/DE6000 存儲 Spectrum Scale GPFS 文件系

38、統 服務第二個推薦的產品和解決方案是：DSS-G100 1 臺 ThinkSystem SR650 V2 機架式服務器（https:/ ThinkSystem U.2 Px04PMB 800GB 性能 2.5 NVMe PCIe 3.0 x4 HS SSD，總計 6.4TB 存儲可選的 NVMe 驅動器大小為 0.375、0.96、1.0、1.6、1.92、2.0、3.2、4.0 和 6.4TB 驅動器，最大存儲容量為 51.2T Spectrum Scale GPFS 文件系統 服務第三個推薦的產品和解決方案是：DSS-G201 2 臺 ThinkSystem SR650 機架式服務器（ht

39、tps:/ 個 D1224 驅動器盒（https:/ 個 Lenovo 存儲 1.8TB 10K 2.5 英寸 SAS 硬盤，總計 39.6TB 存儲 2x 聯想存儲 400GB 3DWD SSD 2.5 英寸 SAS，需要用于 Spectrum Scale 內部使用聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書21第四個推薦的產品和解決方案是：DSS-G220 2 臺 ThinkSystem SR650 機架式服務器（https:/ 個 D3284 驅動器盒（https:/ Lenovo 存儲 10/12/14/16TB 10K 3.5 英寸 SAS 硬盤，存儲系統 Spectru

40、m Scale GPFS 文件系統 服務如果需要額外的容量或性能，Lenovo 會提供額外的構建塊大小。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書22HPC模塊化服務產品總覽應用調研售前方案設計、咨詢增值服務:HPC高端維保 HPC白金服務 HPC巡檢服務 HPC駐場服務 HPC搬遷服務 HPC數據遷移 HPC系統整合 更多增值服務 及HPC客戶化 服務聯想智能超算平臺（HPC LiCO）資源調度系統(LSF Slurm)聯想專家服務硬件安裝、軟件部署實施、現場培訓、性能測試、項目管理等生命科學基因工程政府氣象石油、勘探聯想AI工具鏈制造、仿真計算計算力學化學、材料高性能分布式存

41、儲動態資源配置水冷計算集群刀片計算集群GPU計算集群高密度計算集群Physical&Virtual infrastructure Gird服務支持和安裝默認情況下，聯想產品提供 3 年、9x5、下一工作日支持。能夠提供更高級別的支持，包括全天候支持以及更長的支持時間。聯想的專業服務團隊可以定制架構解決方案的完整“交鑰匙安裝”范圍，并為安裝的所有組件提供有價值的實際知識傳授。他們在系統安裝和啟動方面的豐富經驗對于確保成功安裝具有不可估量的價值。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書2304推薦的架構聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書24聯想高性能計算面向制

42、造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書25下表顯示了推薦的服務器產品和解決方案。下表顯示了推薦的附加/可選存儲產品和解決方案。表 1 推薦的服務器產品和解決方案 表 2 推薦的附加/可選存儲產品和解決方案服務器名稱產品 英特爾 處理器DIMM 配置內存（GB）驅動器配置存儲容量（TB）GPU 卡主控/登錄SR650 V22x 531812 個 16 GB1922 個 2.5 英寸 1.92TB SATA 固態硬盤3.84-CFD/顯式FEA 計算SD630 V22x 634812 個 16 GB192-隱式有限元計算SD630 V22x 634812 個 32 GB3842 個 2.5 英寸 4

43、80GB SATA 固態硬盤0.96-預處理/后處理SD630 V22x 634812 個 32 GB384-GPU 加速SD630 V22x 531812 個 16 GB192-2 臺 NVIDIA Tesla A800遠程可視化SR650 V22x 531812 個 16 GB1922 個 2.5 英寸 480GB SATA 固態硬盤0.961 個 NVIDIA Quadro P6000網絡文件系統（PNFS）SR6502x 531816 個 16 GB19210 個 3.5 英寸 6TB SAS 硬盤60-產品服務器驅動器盒驅動器配置存儲容量（TB）DSS-D2 個 SR6501xDE6

44、00060960DSS-G1001 個 SR650 V2-8 個 2.5 英寸 800GB NVMe 固態硬盤6.4DSS-G2012 個 SR6501x D122422 個 2.5 英寸 1.8TB SAS 硬盤39.6DSS-G2202 個 SR6502xD3284參考配置導引-聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書25聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書26下表列出了推薦的架構。體系結構和解決方案可以根據特定需求進行定制，并作為指南提供。表 3 CFD 和顯式 FEA 應用的推薦架構表 4 CFD 和顯式/隱式 FEA 應用的推薦架構配置大小特別小小

45、的媒體大的#主/登錄服務器1111#CFD/顯式有限元分析計算服務器3102228#預處理/后處理服務器1224#PNFS 服務器（60TB 存儲容量）1111互連網絡Mellanox InfiniBand HDR 或英特爾 Omni-Path支持3 年，9x5，下一工作日安裝交鑰匙由聯想專業服務配置大小特別小小的媒體大的#主/登錄服務器1111#CFD/顯式有限元分析計算服務器381622#隱式 FEA 計算服務器1368#預處理/后處理服務器-122#PNFS 服務器（60TB 存儲容量）1111互連網絡Mellanox InfiniBand HDR 或英特爾 Omni-Path支持3 年

46、，9x5，下一工作日安裝交鑰匙聯想專業服務聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書26聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書2705聯想推薦的 CAE 行業解決方案聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書28聯想設計仿真一體機解決方案 方案概述隨著“中國制造 2025”國家計劃的提出，中國制造業正在由“中國制造”走向“中國智造”。如何運用數字化技術縮短研發周期、降低研究成本、提高產品質量，具有十分重要的意義。具體到船舶、汽車、手機、機械等多個行業，其科研、生產廣泛使用的仿真計算與設計平臺建設存在以下問題：傳統“孤島式”IT 系統 大量使用桌面工

47、作站，利用率低，投資大 各種信息系統獨自建設，用戶數據多點存放，不同系統間需要頻繁切換 仿真計算、三維設計、研發流程脫節，使用不流暢 專業軟件工具分散部署，低效使用，版本不統一 不利于協同研發的開展，管理維護也非常困難聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書29聯想針對行業現狀與痛點提出了“聯想智算管理平臺”（“Lenovo Intelligent Computing Platform”，簡稱 LICP）解決方案，為用戶提供一站式業務平臺，LICP 為實現高質量、高效率的仿真與設計工作提供以下服務：簡單方便的“一站式”應用平臺，而非計算平臺 直接從研發流程中調用資源進行仿真、設

48、計、優化等工作 桌面輕量化，從工作站到瘦客戶機 IT 運維簡化，桌面機零維護、零安裝 研發工具軟件標準化、云化、全面覆蓋研發需求 復雜環境和網絡條件下集中管理和使用 安全保密 圖形服務器空閑時用于仿真計算，充分利用 GPU 卡的運算能力 仿真設計過程中的快速協同 更好的用戶體驗、尊重用戶使用習慣 能適應向大數據和人工智能平臺的擴展聯想總結多年制造業 HPC 系統經驗，致力于解決用戶使用圖形工作站和高性能計算系統的痛點，提升用戶協同研發能力和效率，提高投資回報。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書30PDM前處理模型修理網格生成CAD 建模后處理定量分析可視化多目標、多學科優

49、化(MDO)仿真計算流體、結構、強度、電磁等平臺覆蓋范圍 方案內容聯想智算管理平臺說明仿真與設計的一體化主要體現在以下幾個方面：HPC+HPG，高性能計算和高性能圖形融合 仿真設計一體化 涵蓋數字化設計全流程 數據無縫流轉，單一數據源，避免頻繁上傳下載 應用集中，客戶機零安裝、零維護，開機即用聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書31LICP 功能架構聯想智算管理平臺功能架構：應用門戶應用軟件：CAD、CAE、EDA、電磁、信號處理資源管理與調度共享文件系統：GPFS、Lustre、NFS、DFS.計算設備、圖形設備：刀片、胖節點、圖形工作站/服務器.高速互聯網絡：Infin

50、iBand、OmniPath、Ethernet.集中式存儲：SAN、NAS、分布式遠程可視化安全管理監控統計分析融合后的仿真設計一體化研發體系PDMSDMTDMHPC仿真設計一體化高性能計算和高性能圖形融合協同研發研發平臺集成研發平臺數據整合設計研發工具集中、整合、標準化普通PC或瘦終瑞訪問聯想智算管理平臺與研發體系融合：聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書32LICP 產品組合聯想智算管理平臺產品組合：其中聯想資源管理和調度軟件可以選擇 IBM Spectrum LSF 其中聯想資源分析軟件 可以選擇 聯想智能計算平臺 LiCO聯想應用門戶軟件 基于WebDesktop理

51、念的全新門戶 所有應用一站式訪問 強大的遠程數據管理能力聯想資源分析軟件 豐富可擴展的監控指標 詳盡的運維分析與資源計費聯想協同桌面軟件 Windows/Linux多平臺應用兼容支持 基于物理機的遠程可視化，避免性能損耗 可視化協同 B/S架構，支持復雜網絡連接聯想資源管理和調度軟件 計算服務器和工作站集群融合調度 仿真計算作業和遠程設計任務統一調度管理 復雜資源的管理 無故障運行聯想安全控制軟件 新版三員管理規范 U-Key集成 多域認證 安全審計 密級管理聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書33聯想智算管理平臺典型部署架構：仿真計算編譯調試遠程三維協同設計門戶、登錄、管

52、理、認證服務器多機冗余+負載均衡仿真計算服務器圖形服務器遠程設計+GPU加速二合一一個瀏覽器輕松搞定核心交換機到用戶桌面防火墻封裝LinuxLinuxWindows Server內部千兆管理網絡200Gb EDR IB交換機或者萬兆交換機可配置計算和存儲網絡二合一仿真一體機協同辦公高速并行存儲聯想 DSS 并行存儲系統聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書34仿真設計一體化應用場景：遠程三維協同設計仿真計算圖形工作站調度Flexlm/FlexnetLicense request任務請求工作站集群可視化任務協同共享觀察共享遠程三維顯示，交互設計分配三維桌面運行應用程序許可證服務

53、器圖形顯示服務器資源調度主節點1 作業提交2 許可證申請3 許可證調度4 作業調度7 圖形顯示6 使用實際許可證5運行實際應用程序統一門戶資源調度軟件調度http:/portal:8080/3dhttp:/portal:8080/cloud/hpc仿真設計一體化應用場景 方案的特點五個原則安全性原則、易用性原則、先進性原則、經濟性原則、可分析性原則一個核心以數據為核心兩種能力提供遠程協同設計能力和仿真計算能力010203聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書35 聯想智算管理平臺產品組成聯想智算管理平臺的實現基于以下軟件產品：產品名稱型號規格及主要技術參數聯想智算管理平臺應用

54、門戶軟件面向三維設計和仿真計算的一體化門戶軟件。支持基于瀏覽器的統一用戶訪問；支持應用軟件集成及計算過程可視化查看和交互；支持批量大文件上傳下載；支持遠程數據管理/作業管理/可視化任務管理；支持遠程文件類型關聯；支持數據共享協同等。聯想智算管理平臺協同桌面軟件遠程可視化協同軟件。支持遠程三維/二維可視化協同設計；支持基于物理機技術的 Linux/Windows 遠程三維可視化；支持圖形服務器和顯卡遠程多人共享使用；支持遠程桌面和遠程應用兩種遠程可視化訪問模式；支持觀察模式和交互模式兩種可視化協同共享方式等。聯想智算管理平臺資源管理與調度軟件集群管理和任務調度軟件。提供多種調度策略，實現負載均衡

55、和資源使用優化；支持基于數據庫的調度管理和調度策略擴展；支持工作站集群和可視化任務的調度管理；支持許可證調度；支持 CPU、GPU、許可證等各種計算資源的統一調度管理。聯想智算管理平臺資源分析軟件集資源監控管理和智能化統計分析為一體的軟件。具有完備的和可擴展的資源定義、監控等功能，包括硬件資源、操作系統、軟件許可證資源、存儲資源、網絡資源、計算作業、可視化任務等；基于監控數據，提供統計分析功能；支持報表自定義功能。聯想智算管理平臺安全控制軟件集群安全管理和控制軟件。支持“三員管理”的分級保護機制；支持安全審計功能；支持統一用戶身份認證系統集成；支持密級管理。應用門戶軟件采用“Web Deskt

56、op”和微客戶端的全新設計，實現高效、絕佳的用戶體驗；支持瀏覽器、桌面客戶端、瘦客戶機等多種訪問方式，易拓展；實現高性能計算和三維設計任務與數據統一管理；具備強大的數據上傳下載功能；支持應用管理和應用倉庫用戶可自行挑選使用不同應用；支持 Web 服務集群部署模式，實現 HA和負載均衡。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書36數據管理云端數據協同管理LICP 門戶聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書37作業提交仿真計算過程可視化聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書38協同桌面軟件基于遠程三維可視化技術，工程/工業設計人員和研究人員可從桌

57、面終端遠程使用數據中心高端圖形工作站/服務器來進行高效協同設計。支持近乎本地的使用效果；先進的遠程可視化技術，支持物理機和虛擬機，具備低延時、低帶寬的特點，能應用于局域網和互聯網環境；支持主流的 OpenGL 和 Direct3D 三維設計分析、前后處理、解釋反演、平面設計和辦公等軟件；支持 Linux 和 Windows 版本的應用發布和桌面發布；支持多協同共享，提供觀察和交貨協同工作模式；適合小型工作室/會議室到大型企業設計/辦公等多種場景。遠程三維協同設計軟件圖形服務器資源池遠程三維可視化與協同架構遠程三維可視化與協同聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書39資源管理與

58、調度軟件強大的云計算基礎架構管理中間件，集資源管理和分布式應用調度為一體，能實現計算資源、圖形資源、許可證資源、網絡資源的統一調度管理。白天做設計晚上做仿真時間 窗口CAD建模前后處理仿真計算多學科優化靈活的資源調度策略聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書40資源監控與統計分析軟件集資源監控管理和智能化統一分析為一體，可監控、管理和分析網絡上數十臺到數千臺不同操作系統的各類服務器、工作站和虛擬機、許可證以及相關網絡和存儲設備。安全控制軟件對聯想智算管理平臺進行統一用戶身份認證、密級管理和全面的安全審計、控制以及權限分配管理?？蓪崿F統一身份認證與密鑰集成的單點登錄；對防火墻友

59、好；支持三員管理和型號項目管理以及密級管理。統一身份認證系統用戶Web授權B/S應用C/S應用基于角色的授權機制自動的主動化管理身份集合用戶信息同步Web Apps單點登錄門戶網站安全訪問管理授權和認證操作系統數據庫專業應用企業用戶目錄安全審計 安全身份管理策略 工作流 審計跟蹤聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書41用戶統一應用門戶資源管理調度軟件安全訪問.“三員管理”統一身份認證和單點登錄安全審計密級管理防火墻封裝通過PAM實現節點的安全訪問控制驗證用戶與主機，提供驗證集成框架，可與第三方驗證機制進行集成，比如kerberos等安全訪問服務應答安全控制軟件安全訪問機制安

60、全控制軟件架構應用軟件界面角色管理數據維護安全管理事件審計數據備份LDAPAD密碼管理安全管理系統接口數據庫用戶管理聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書42 應用場景舉例 制造行業信息化部門、仿真中心（室）汽車、輪胎等制造業的設計中心、研發中心 高校及科研院所的信息中心、網絡中心、數字化中心凡涉及三維設計、高性能仿真計算及仿真設計一體化的業務部門均存在使用需求。方案優勢 覆蓋客戶數字化設計全流程 解決現有的軟硬件投資模式，共享經濟、共享資源、充分利用最新的信息化技術、協同與協作 自適應的仿真設計能力，減少無效工作，提高研發效率，釋放腦力 提供統一的集群資源管理功能，集中管理

61、集群中所有的計算資源、存儲資源和圖形工作站資源，幫助用戶實現最優的資源利用率和作業吞吐量 客戶收益 提供數字化統一研發環境，幫助用戶整合服務器、軟件、存儲資源池 支持 Linux/Windows 應用程序和全面協作型屏幕共享/控制的遠程協議 通過 Open GL 和 Direct X 為 3D 圖形提供最新支持 使用簡單易用的應用使用門戶，提供保密相關的功能要求 打通 HPC（高性能計算）+HPG（高性能圖形）仿真設計流程 提供 IPT 數字化協同設計團隊 IT 環境支撐 全面的服務器端監控功能聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書4303CAE 工作流程階段及相關計算解決方

62、案06案例聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書44聯想一直為制造業的科研創新提供領先的新一代集群計算解決方案，已經幫助國內制造業眾多細分行業如集成電路、船舶、工程機械、汽車高鐵、生物制藥、基因測序、新材料、智能化消費電子等國家戰略新興制造業企業構建世界級的 HPC系統，支持制造業客戶的產品研發的快速迭代。與此同時，聯想針對國內數據中心平均 PUE 高達 1.9 的現狀，推出一系列高效能水冷服務器以及配套解決方案，將傳統數據機房 PUE降低到 1.1，新型水冷的 HPC 數據中心可以為用戶節省 42%的電費，實現真正的綠色發展。在人工智能深度學習的計算領域，聯想最新的溫水冷卻

63、技術與英偉達最新安培架構的 A800 GPU 的完美結合，使得在一個機柜內最高可以同時部署 144 張 A800 GPU 和 72 顆 270W CPU，單機柜提供了較強的計算能力，兼顧了 CPU 和 GPU 算力的均衡，從容應對更為復雜的算力需求環境。聯想的高性能計算裝機數量自 2018 年起至 2023 年連續 11 次，始終保持排名全球 TOP 500 第一，在中國也連續榮登中國超算 TOP 100 第一，國內制造業 HPC 市場份額第一。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書45給新材料研發換上智慧大腦（中國鋼研）客戶背景中國鋼研科技集團有限公司（簡稱中國鋼研）是國務

64、院國資委直接管理的中央企業，是我國冶金行業最大的綜合性研究開發和高新技術產業化機構。中國鋼研是國家首批 103 家創新型企業試點單位之一，是我國金屬新材料研發基地、冶金行業重大關鍵與共性技術的創新基地、國家冶金分析測試技術的權威機構。需求中國鋼研隨著其業務的發展，作為冶金行業新材料研發的核心科研領頭單位，急需打造一個材料及工藝、檢測研發工作的數字化平臺（超算平臺），平臺主要面向材料科學與工程、冶金工藝與工程、工業自動化與過程控制、分析測試技術與儀器等研發領域，開展材料科學計算、材料行為工藝模擬、高通量實驗、數據庫及大數據分析領域的數字化生態建設。這個平臺需要滿足材料在科研階段的數據的最大價值的

65、利用，兼顧研發數據在設計、仿真、大數據、人工智能各方面計算的需求，支持不低于 500 人的平臺用戶訪問，并能支持千人級別的數據庫訪問，同時滿足 10 個以上多節點大型計算任務所需的硬件、網絡和存儲需求。解決方案本次超算方案包括了聯想全系列的高密度服務器 SD530、八路服務器 SR950、兩路機架服務器 SR650、SR630、存儲 DE6000H、QM8790、網絡交換機 NE0152T 等產品，同時搭配智能計算平臺 LiCO、調度平臺 LSF、并行文件系統 GPFS以及設計仿真一體化等軟件產品，為客戶提供了一套融合計算集群的完整解決方案。整個計算平臺 LinPack 測試的平均計算效率不低

66、于 65%，能夠完整實現大部分第一性原理軟件及其他數據處理等軟件所需要的底層需求。同時滿足未來各種研發數據的大數據分析以及機器學習的需要，平臺融合了大數據和 AI 的各種框架，同時能和已有的研發系統聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書46集群用戶核心交換機集群用戶和系統管理員聯想LICO監控管理/登錄節點監控管理網絡以太網交換機計算網絡交換機共享存儲系統計算節點存儲I/O節點KVM交換機本地控制臺WAN 方案特點 新老兼容目前中國鋼研仿真計算團隊大多使用工作站或者小規模的集群設備，部分使用 Linux，也有使用 Windiows 操作系統。新平臺的搭建，使總體軟硬件實現無縫

67、銜接，新平臺提供統一的高性能計算任務數據上傳、下載訪問接口，和原有資源調度系統無縫整合，利舊的同時做到新建系統和現有人員使用的高度一致。速贏高效此次聯想 HPC 方案，選用高性能的處理器作為計算資源的基礎，高性能處理器是縮短任務完成周期的必要條件，尤其是當前很多計算任務由于程序本身擴展性和數據規模的限制還不能做到在大量處理器上高效率地并行運算，所以高性能處理器往往是唯一能夠真正縮短作業運行時間的技術手段。綠色計算即便是能夠在較大數量處理器上運行的應用，在 100 個高性能處理器和在 100 個低性能處理器上的運行效率也是不可同日而語的。根據聯想多年高性能計算中心建設和運行的經驗，在大型高性能計

68、算機中心的運行中，能源消耗將是最大的開銷，因此聯想在方案中推薦選用功耗較低的硬件設備，而且配置先進的管理工具來合理的監視和控制設備的使用情況，例如監測 CPU 的溫度狀況，動態控制風扇轉速以減少所需要的能量，從而降低能源的消耗。以及業務流程緊密集成，統一門戶，統一登錄，按需計算，未來能夠使得設計和仿真出來的研發數據逐步迭代成新的知識，幫助科研人員產生更多的洞察和創新想法，是一個真正的新技術賦能科研的智慧計算大腦。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書47 客戶需求 計算資源性能不夠廣泛分布的圖形工作站，零零散散的分布在辦公室的每個角落，不同階段產品的配置，大部分的標準都是參考

69、 PC 來制定和購買，在遇到大算例和高計算模型時無法繼續進行或拆分進行，嚴重耽誤研發進度和效率。研發需求增大隨著國家重點實驗室掛牌以及這幾年的高鐵訂單需求和前瞻的業務開發量的增加，研發仿真部設計的需求增長非?？?，計算作業由原來的每周約 20 個計算任務，提升到現在每周至少 100 個計算任務。工作站模式弊端現有的單臺工作站的模式，無法共享使用，導致本地化的 IT 服務響應時間無法完全跟上，總是會有投訴的郵件，IT部門在處理問題的及時性上不夠快速和靈活，一些計算資源長期被占用，導致其他任務無法及時提交，但是實際上大部分的工作站利用率通常低于 10%。由于被個人占用，資源無法物盡其用，在電力消耗和

70、管理成本方面，也造成一些浪費。高鐵研制計算力中臺（某大型制造企業）聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書48 方案特點 軟硬一體化方案，軟硬件統一交付，并且由聯想提供全程服務，仿真用戶只需使用專業軟件即可，無需擔心使用習慣改變；所有交換設備全部在刀片機箱內嵌，集約度更高，管理更方便；聯想的 LiCO 集群管理軟件、LSF 調度模塊，GPFS 文件系統是業界一流的 HPC 平臺軟件，提供了極高的性能輸出；聯想專業的 HPC 實施團隊人員，幫助客戶優化應用軟件計算模塊，加速客戶應用軟件計算效率和性能。某大型制造企業超級計算中心Lenovo Flex刀片計算10片SN550節點及1

71、片SN850胖刀片計算節點GPFS存儲I/O節點SR650并行存儲系統存儲I/O節點SR650提供約120TB存儲能力，約10GB讀寫帶寬辦公樓局域網用戶提供每秒約27.9萬億次計算能力刀片機箱內置IB交換模塊刀片機箱內置以太網交換模塊管理節點SR650+P6000GPU登錄節點SR650園區核心網絡INTERNET及專網用戶12G SAS千兆以太網IB網格INTERNET網絡防火墻/VPN 解決方案高性能計算多年來一直是科技綜合實力競爭的至高點，也在一定程度上反映了各大服務器廠商系統研發方面的實力。作為行業的技術領先者，聯想公司在這一領域積累了長達 20 年的豐厚經驗，并在關鍵技術領域不斷創

72、新，取得大量里程碑式的成果，通過豐富的系統搭建及維護經驗，提供客戶一站式服務。聯想高性能計算提供的產品包括聯想 Flex 刀片系統，SN550 計算刀片，SN850 胖刀片，DSS-G 分布式存儲系統，聯想 LiCO HPC 管理平臺等。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書49數字化仿真平臺助力汽車研發（某國內知名汽車制造企業）客戶需求某國內知名汽車制造企業是我國最大的 SUV 和皮卡制造企業，同時開發十余個車型。在汽車的設計、生產等環節，多條生產線的同時發力對工作效率提出了更高要求。為了保障研發與生產的效率，如何提高 CAE 應用 LS-DYNA 和 StarCD-CCM

73、+以及其他軟件的運行規模和效率問題亟待解決。而這需要一套運行穩定、性能優異的高性能計算系統來支持。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書50 解決方案聯想 HPC 解決方案結合該企業原有的 HPC 平臺 8 個節點，結合不同業務部門公用新平臺的特點，在 2 臺 Flex 刀箱和 16 臺 X240 節點外，還部署了 6 臺 System x3650 M5，其中 2 臺作為 I/O 節點、2 臺作為離散節點，最后 2 臺作為后處理節點。在設計中，聯想采用了指定優先級的策略，實現了資源最大限度的利用。為了保障大規模計算集群長時間無故障，聯想 HPC 還專門進行了冗余與容錯設計。單

74、個處理器或內存的故障不會影響該節點的運行，一個節點的故障也不會影響整個系統的運行。即使出現系統或電源故障，帶有日志的文件系統也可以保證自身不被破壞；另一方面，它還可以根據企業應用需要彈性擴大或縮小。同時，聯想 HPC 擁有的專業調度軟件 Platform HPC 可將不同作業分配到不同節點上，保證多個作業同時提交時的高效有序運行，并支持圖形化界面。該作業調度系統可以智能調度計算資源，充分發揮計算平臺的計算力。另外，Lenovo HPC 軟件包還支持自動并行化、線程并行（OpenMP）、進程并行（MPI）及混合模式等多種并行技術，并不斷采納新技術標準、通過持續擴展升級，為 HPC 集群的運維提供

75、更好的助力。方案特點 強大的售后服務體系+眾多專業資源支持，提供完整的認證資格培訓服務。優秀的團隊還能支持高性能計算環境培訓和客戶化；從前端到后端的完備保障，高效的計算紅利；采用指定優先級的策略，實現資源最大限度的利用；冗余與容錯設計保障大規模計算集群長時間無故障；專業調度軟件保證多個作業同時提交時的高效有序運行；支持多種并行技術，并不斷采納新技術標準、不停發展這些軟件，為 HPC 集群的運維提供更好的助力；幫助客戶實現資源最大限度的利用，保障研發與生產的效率；強大的售后服務體系+眾多支持 CAE 應用與開發的 Lenovo 高級專家、支持 HPC系統；從前端到后端的完備保障，讓該企業可以更好

76、地體驗 HPC 集群提供的高效計算紅利。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書5107性能聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書52Intel 8380(40c,2.3GHz,60MB L3,270W)Intel 8360Y(36c,2.4GHz,54MB L3,250W)Intel 8352Y(32c,2.2GHz,48MB L3,205W)Intel 6346(16c,3.1GHz,36MB L3,205W)AMD 7773X(64c,2.2GHz,768MB L3,280W)AMD 7713(64c,2.0GHz,128MB L3,225W)CPU S

77、KUPerformanceRelative Performance Base=Intel 8360YRelative Performance Base=AMD 7773XSpecFPSpecHPC TinySpecFPSpecHPC TinySpecFPSpecHPC TinyIntel 83804354.491.061.090.640.87Intel 8360Y4114.111.001.000.600.80Intel 8352Y3813.910.930.950.560.76Intel 63462912.920.710.710.430.57AMD 7773X6835.151.661.251.0

78、01.00AMD 77135994.811.461.170.880.93聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書53測試應用列表CategoryApplicationVersion#InputKernelHPCGIntel PS 2020HPLVendor OptimizedSTREAM Triad5.10CAEDassault Systemes Abaqus2021Car WheelAnsys CFX2022.1Airfoil 100MAnsys Fluent2022.1F1 Car 140MSedan 4MTruck 14MAnsys LS-DYNA 12.1.03Cars

79、Car2CarMSC Nastran2022.1SOL103OpenFOAM2012Motorbike 34MSiemens STAR-CCM+16.06.008LeMans Car 9MBiologyGromacs2020.1ArcherLargeLignocelluloseLAMMPS24Dec2020LJ 535K AtomsNAMD2.15a2APOA1STMVChemistryABINIT8.10.3GS AUCP2K9.1DFTMILC7.8.1RHMCQE7.0RRTWWeather/ClimateMOM55.1.0SISWRF4.2.1Networkb_eff3.6OSU5.9

80、Pt2Pt,Collectives聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書54Intel Xeon IceLakeAMD EPYC Milan/Milan-X#CoresUp to 40 Up to 64TDPUp to 270Up to 280PCIe4.04.0DRAMDDR4 3200MHzDDR4 3200MHz#Memory Channels88L3 Cache(MB)Up to 60Up to 256 Milan,Up to 768 Milan-XAVX-512 CapableYesNo聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書55聯想高性能計算面向制

81、造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書56聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書57以下測試數據是 2019 年的測試數據，是基于 Intel 61XX 系列測試的數據應用性能數據在以下 FEA 和 CFD 應用中進行：Dassault Systmes 的 ABAQUS 統一 FEASIMULIA ANSYS 的 FLUENT 利弗莫爾軟件技術公司的 LS-DYNA MSC Nastran OpenFOAM 西門子的 STAR-CCM+所有基準測試都在以下硬件上運行：ThinkSystem SD630 服務器 不同的英特爾 至強 可擴展處理器類型 分布式存儲解決方案 DSS-G

82、260 互連-Mellanox InfiniBand EDR NVIDIA Tesla V100 PCI-E 16GB GPU 用于 GPU 基準測試對于以下部分中的大多數基準分析，有三個圖表：性能比較按節點 性能比較-按內核 性價比比較聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書58處理器編號#核心#線程基頻（GHz）最大 Turbo 頻率（GHz）上止點（W）612612242.63.712561348163.23.7130613612243.03.7150614216322.63.7150614820402.43.7150816824482.73.7205下表是基準測試中使用

83、的英特爾 至強 可擴展處理器的快速比較。表 6 英特爾 至強 可擴展處理器比較收集每個基準運行時間的倒數，然后由性能最低的服務器進行標準化，以計算性能系數。較高的性能因子值與較高的性能相關。成本-性能系數的計算方法是，將每個基準的運行時間乘以服務器的成本，然后用具有最低值的服務器進行標準化。就成本和性能而言，較高的成本-性能因子值與更高效的解決方案相關。成本性能分析中使用的英特爾 至強 可擴展處理器的成本數據于 2018 年 12 月 10 日從英特爾 至強 可擴展處理器網站獲得：https:/ NVIDIA Tesla A800 PCI-E 16GB GPU 的成本數據來自截至 2019 年

84、 3 月 13 日的當前價值：https:/ 統一有限元分析ABAQUS Unified FEA 是 Dassault Systmes Simulia 的 FEA 和 CAE 軟件套件。ABAQUS 產品套件由四個核心軟件產品組成：ABAQUS/CAE 是一種軟件應用程序，用于對機械部件和組件進行建模和分析，并對有限元分析結果進行可視化。ABAQUS/Standard，一種采用隱式積分方案的通用有限元分析器。ABAQUS/Explicit 是一種專用的有限元分析軟件，它采用顯式積分格式來求解在瞬態載荷作用下具有許多復雜接觸的高度非線性系統。ABAQUS Multiphysics，包括 CFD、

85、結構聲學、熱和電磁分析軟件。ABAQUS 許可基于內核數量和圖形用戶界面（GUI）。在基準分析中使用了 ABAQUS V2017。使用CPU計算運行兩個基準：S6標準示例和E6顯式示例。每個基準測試都在包含各種英特爾至強可擴展處理器類型的 ThinkSystem SD630 V2 服務器上運行。使用 CPU 和 GPU 計算運行一個基準測試：S4B 標準示例。該基準測試在包含兩個 Intel Xeon Scalable Gold 5318 處理器和一個 NVIDIA Tesla A800 PCI-E 16GB GPU 的 ThinkSystem SD630 V2 服務器上運行。計算在 CPU

86、和 GPU 上執行。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書60ABAQUS/標準 S6 基準的觀察結果：擴展到多個服務器的能力較差。為了獲得更好的性能吞吐量和效率，每核心具有高內存帶寬和高基本頻率的處理器（如英特爾 至強 可擴展金牌6134和6136處理器）是最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器以較低的成本提供了每核心高基本頻率和高內存帶寬的良好組合。圖 2 ABAQUS/Standard S6 基準測試-按節點的性能比較圖 3 ABAQUS/Standard S6 基準測試 按內核進行性能

87、比較0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0-124Performance Factor#Nodes614861426126816861346136 Performance Comparison-By Node1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9163248648096112128144160176192Performnance Factor#Cores614861426126816861346136 Performance Comparison-By Core 0.00.20.40.60.81.01.2-124#NodesCost-Perfo

88、rmance Comparison612661346136614261488168Cost-Performance Factor圖 4 ABAQUS/Standard S6 基準測試-性價比比較S6 標準基準詳情：S6 示例-輪胎印跡 150K 六面體單元 730K 自由度（DOF），5 次迭代 確定汽車輪胎接地印痕的強非線性靜態分析聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書61ABAQUS/Explicit E6 基準的觀察結果：很好地擴展到 96 個核心。由于ABAQUS中的顯式求解器比標準求解器更適合使用多個內核，因此在測試的處理器中，英特爾至強可擴展白金8168處理器的每

89、個插槽的內核數量最多（24個內核/插槽），并且具有較高的基本頻率（2.7GHz），是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌6134處理器是按核心計算性能效率的最佳選擇，因為該處理器在測試的處理器中具有最高的每核心內存帶寬和最高的基本頻率（3.2GHz）。英特爾 至強 可擴展金牌6348處理器是性能和成本效益的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌6348處理器是更高效的解決方案，因為它結合了高基本頻率、高每核內存帶寬和低成本。E6 顯式基準詳細信息：E6 示例-同心球 244k 個六面體單元 1.1m 自由度 由大量的同心球體組成，每個球體之間有間隙，外部球體劇烈震動，導致所包含的球體之間

90、產生復雜的接觸相互作用。0.00.51.01.52.02.53.03.54.0-124Performance Factor#NodesPerformance Comparison-By Node6134612661366142614881681.01.52.02.53.03.54.0163248648096112128144160176192#Cores613461266136614261488168 Performance Comparison-By Core Performnance Factor 圖 5 ABAQUS/Explicit E6 基準測試 按節點的性能比較圖 6 ABAQUS

91、/Explicit E6 基準測試 核心性能比較0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-124Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison612661486142613661348168圖 7 ABAQUS/Explicit E6 基準測試-性價比比較聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書6200.511.522.533.54-124Performance Factor#Nodes Performance Comparison-By NodeCPU Only1x GPU00.10.

92、20.30.40.50.60.70.80.91-124Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance ComparisonCPU Only1x GPU圖 8 ABAQUS/Standard S4B 基準測試 按節點的 CPU/GPU 性能比較圖 9 ABAQUS/Standard S4B 基準測試 CPU/GPU 性價比比較S4B 標準基準詳細信息：S4B 示例-發動機缸體 1.1m 自由度 模擬將氣缸蓋用螺栓固定到發動機缸體上。ABAQUS S4B GPU 基準測試的觀察結果：擴展到多個CPU和GPU的能力較差。在性能吞吐量方面，每個節點使用一個G

93、PU（NVIDIA Tesla A800 GPU）是最佳選擇。就性能和成本效率而言，僅使用 CPU（Intel Xeon Scalable Gold 5318處理器）進行計算是最佳選擇。請注意，此基準測試是相對較小的模型大小，GPU 的影響將隨模型大小而變化。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書63ANSYS FluentANSYS FLUENT 是一個多物理 CFD 模擬軟件包，包含預處理和后處理工具。它包含廣泛的物理建模功能，用于模擬工業應用中的流動、湍流、傳熱和反應從飛機機翼上的氣流到熔爐中的燃燒，從鼓泡塔到石油平臺，從血液流動到半導體制造，從潔凈室設計到廢水處理廠。

94、Fluent 許可基于內核和 GUI 的數量?；鶞史治霾捎?ANSYS FLUENT V18.02。運行了三個網格大小不同的基準：轎車、卡車和 F1 賽車示例。每個基準測試都在包含各種英特爾 至強 可擴展處理器類型的 ThinkSystem SD630 V2服務器上運行。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書640510152025-124816Performance Factor#Nodes Performance Comparison-By Node61346126614261488168圖 10 Fluent Sedan 基準測試-按節點的性能比較15913172125

95、164880112144176208240 272304 336368400 432464 496 528560 592624Performnance Factor#Cores Performance Comparison-By Core 613461266142614881680.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-124816Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison61266148614261348168圖 11 Fluent Sedan 基準測試-按核心進行性能比較圖 12 Fluent

96、Sedan 基準測試-成本-性能比較來自 Fluent Sedan 基準測試的觀察結果：出色的擴展能力，最高可擴展至 640個內核。由于此 Fluent 基準測試可以很好地擴展到多個內核，因此在測試的處理器中，英特爾 至強 可擴展白金8168 處理器具有最高的每插槽核心數（24 個核心/插槽）以及高基本頻率（2.7 GHz），是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 處理器是性能效率（按內核）的最佳選擇，因為該處理器在所測試的處理器中具有最高的每內核內存帶寬和最高的基本頻率（3.2 GHz）。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。英特爾 至強

97、可擴展金牌 6348 處理器是更高效的解決方案，因為它結合了高基本頻率、高每核內存帶寬和低成本。Sedan基準測試包含400萬個單元，并運行了1000次迭代。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書650510152025-124816Performance Factor#Nodes Performance Comparison-By Node613461266136614261488168圖 13 Fluent 卡車基準測試-按節點進行的性能比較15913172125164880112144176208240 272304 336368400 432464 496 52856

98、0 592624Performnance Factor#Cores Performance Comparison-By Core 6134612661366142614881680.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-124816Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison612661486142613661348168圖 14 Fluent 卡車基準測試-核心性能比較圖 15 Fluent 卡車基準-性價比比較Fluent Truck 基準的觀察結果：出色的擴展能力，最高可擴展至 640個內核。英

99、特爾 至強 可擴展白金 8168 處理器是吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 處理器是每核心性能效率的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇?？ㄜ嚮鶞蕼y試包含 1400 萬個單元，并運行了 500 次迭代。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書66012345678-4816Performance Factor#Nodes Performance Comparison-By Node61346126614261488168圖 16 Fluent F1 Racecar 基準測試-按節點進行性能比較123456786412

100、8192256320384448512576640Performnance Factor#CoresPerformance Comparison-By Core 61346126614261488168圖 17 Fluent F1 賽車基準-核心性能比較0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-4816Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison61266148614261348168圖 18 Fluent F1 賽車基準-性價比比較來自 Fluent F1 賽車基準的觀察結果：出色的擴展能力，最高可

101、擴展至 640個內核。英特爾 至強 可擴展白金 8168 處理器是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 處理器是每核心性能效率的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。F1 Racecar 基準測試包含 1.4 億個單元，并運行了 100 次迭代。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書67LS-DYNALS-DYNA 是一個通用的 FEA 多物理模擬程序，能夠模擬復雜的真實世界問題，由 Livermore Software Technology Corporation 開發。它用于汽車、建筑、軍事、制造和生物工程行業

102、。典型用途包括：汽車碰撞（底盤變形、氣囊充氣、安全帶張緊）爆炸（水下水雷、聚能射孔彈）制造（鈑金沖壓）LS-DYNA 許可基于核心數量。在基準分析中使用 LS-DYNA V10.1.0。運行了兩個基準：三車碰撞稱為 3CAR，兩車碰撞稱為 CAR2CAR。每個基準測試都在包含各種英特爾 至強 可擴展處理器類型的 ThinkSystem SD630 V2 服務器上運行。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書683CAR 基準測試模擬了一輛小型車被一輛貨車從后面撞上，然后又撞上一輛中型車。模擬運行 150 毫秒的模擬時間。0123456-1248Performance Facto

103、r#NodesPerformance Comparison-By Node613461266148圖 19 LS-DYNA 3CAR 基準測試-節點性能比較1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0163248648096112128144160176192208224240256272288304320Performnance Factor#CoresPerformance Comparison-By Core 6134612661480.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-1248Cost-Performance Factor#Nodes

104、Cost-Performance Comparison612661486134圖 20 LS-DYNA 3CAR 基準測試-核心性能比較圖 21 LS-DYNA 3CAR 基準測試-性價比比較對 LS-DYNA 3CAR 基準的觀察：很好地擴展到 96 個核心。在測試的處理器中，英特爾 至強 可擴展金牌 6148 處理器的每插槽核心數最高（20 個核心/插槽），是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 處理器是每核心性能效率的最佳選擇，因為該處理器在測試的處理器中具有最高的每核心內存帶寬和最高的基本頻率（3.2 GHz）。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本

105、效益的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是更高效的解決方案，因為它結合了高基本頻率、高每核內存帶寬和低成本。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書69對 LS-DYNA Car2Car 基準的觀察：很好地擴展到 96 個核心。英特爾 至強 可擴展金牌 6148 處理器是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 處理器是每核心性能效率的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。012345678-1248Performance Factor#NodesPerformance Comparison-By No

106、de613461266148圖 22 LS-DYNA Car2Car 基準測試-按節點的性能比較12345678163248648096112128144160176192208224240256272288304320Performnance Factor#Cores Performance Comparison-By Core 6134612661480.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-1248Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison612661486134圖 23 LS-DYNA CA

107、R2CAR 基準測試-核心性能比較圖 24 LS-DYNA Car2Car 基準測試-性價比比較Car2Car 基準測試分別模擬了初始速度為 15.64m/s 和-15.64m/s 的兩輛車之間的正面碰撞。模擬運行 0.12 秒的模擬時間。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書70MSC NastranMSC NASTRAN 是一個多學科結構有限元分析程序，可以在線性和非線性領域進行靜態、動態和熱分析。MSC Nastran V2017 用于基準分析。運行了兩個基準：SOL103 活塞模型（XX0VMD0）和 SOL108發動機模型。每個基準測試都在一臺包含各種英特爾 至強

108、可擴展處理器類型的 SD630 V2 服務器上運行。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書71MSC NASTRAN SOL103活塞基準的觀測結果：每核心具有更高內存帶寬和更高基本頻率的處理器（如英特爾 至強 可擴展金牌 6134 和 6136 處理器）可提供最佳性能。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是更高效的解決方案，因為它結合了高基本頻率、高每核內存帶寬和低成本。SOL103 活塞模型包含 260 萬自由度。使用共享內存并行（SMP）運行模擬。0.00.20.40.60.81.01.21.4

109、-1Performance Factor#Nodes Performance Comparison-By Node614861266142816861366134圖 25 MSC NASTRAN SOL103 活塞基準-節點性能比較0.00.20.40.60.81.01.2-1Cost-Performance FactorCost-Performance Comparison612661346136614261488168圖 26 MSC NASTRAN SOL103 活塞基準-性價比比較聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書72SOL108 發動機模型包含 1700 萬自由

110、度。使用分布式內存并行（DMP）和 SMP 的混合方法運行模擬。0.940.960.9811.021.041.061.081.11.12-1Performance Factor#NodesPerformance Comparison-By Node612661486142613661348168圖 27 MSC NASTRAN SOL108 發動機基準-節點性能比較0.00.20.40.60.81.01.2-1Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison612661346136614261488168圖 28 MSC NAST

111、RAN SOL108 發動機基準-成本-性能比較對MSC NASTRAN SOL108 發動機基準的觀察：更高頻率的處理器（如英特爾 至強可擴展 6134、6136 和 8168 處理器）可提供最佳性能。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書73OpenFOAMOpenFOAM 是一個開源的 Field Operation and Manipulation，是一個 C+工具箱，用于開發定制的數值解算器，以及用于解決連續介質力學問題（包括 CFD）的前/后處理實用程序。OpenFOAM 中有許多不同的 CFD

112、 求解器：ICOFOAM、PimpleFOAM、SimpleFOAM 和PisoFOAM 等。在基準測試分析中使用了 OpenFOAM V5.0。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書74對 OpenFOAM 摩托車基準的觀察：很好地擴展到 320 個核心。由于此 OpenFOAM 基準測試可以很好地擴展到多個內核，因此在測試的處理器中，英特爾 至強 可擴展金牌 6148 處理器具有最高的每插槽內核數（20 個內核/插槽），是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 處理器是每核心性能效率的最佳選擇。在測試的處理器中，該處理器具有最高的每核心內存帶寬和最高的基

113、本頻率（3.2 GHz）。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是更高效的解決方案，因為它結合了高基本頻率、高每核內存帶寬和低成本。摩托車基準測試運行了 500 個 SimpleFoam 步驟，包含320 萬個單元。該基準測試在包含各種英特爾 至強 可擴展處理器類型的 ThinkSystem SD630 V2 服務器上運行。024681012-124816Performance Factor#NodesPerformance Comparison-By Node613461266148135791113050100150

114、200250300350400450500550600Performnance Factor#Cores Performance Comparison-By Core613461266148圖 29 OpenFoam Motorbike 基準測試-按節點的性能比較圖 30 OpenFOAM 摩托車基準測試-按核心進行性能比較0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-124816Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison612661486134圖 31 OpenFOAM 摩托車基準測試-性價比比較聯想

115、高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書75STAR-CCM+STAR-CCM+是一個多物理 CFD 模擬軟件包。STAR-CCM+由西門子的產品生命周期管理（PLM）軟件業務部門開發，是該公司Simcenter 產品組合的一部分，Simcenter是一套強大的模擬和測試解決方案。有幾個許可選項：電源會話-在每個會話的無限數量的核心上提供無限的使用 按需供電-在無限數量的內核上提供按需付費的使用 標準 單個流程的許可證，主要用于預處理和后處理STAR-CCM+V13.02.011 用于基準分析。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書76對 STAR-CCM+勒芒原

116、型車基準的觀察：出色的擴展能力，最高可擴展至 640個內核。由于此 STAR-CCM+基準測試可以很好地擴展到多個內核，因此在所測試的處理器中，英特爾 至強 可擴展白金 8168 處理器具有最高的每插槽核心數（24 個核心/插槽）以及較高的基本頻率（2.7GHz），是性能吞吐量的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6134 工藝是每核性能效率的最佳選擇。在測試的處理器中，該處理器具有最高的每核心內存帶寬和最高的基本頻率（3.2 GHz）。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是性能和成本效益的最佳選擇。英特爾 至強 可擴展金牌 6348 處理器是更高效的解決方案，因為它結合了高基本頻率、高

117、每核內存帶寬和低成本。0510152025-124816Performance Factor#NodesPerformance Comparison-By Node613461266136614261488168圖 32 STAR-CCM+勒芒賽車基準-節點性能比較15913172125164880112144176208240 272304 336368400 432464 496 528560 592624Performnance Factor#CoresPerformance Comparison-By Core 613461266136614261488168圖 33 STAR-CCM

118、+勒芒賽車基準-核心性能比較0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-124816Cost-Performance Factor#NodesCost-Performance Comparison612661486136614261348168圖 34 STAR-CCM+勒芒賽車基準-性價比比較勒芒原型賽車基準測試運行了 500 次穩態迭代，包含 890萬個單元。該基準測試在包含各種英特爾 至強 可擴展處理器類型的 ThinkSystem SD630 V2 服務器上運行。聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書77結 論08聯想高性能計算面向制造業設計仿

119、真計算一體化解決方案白皮書78”本文介紹了聯想高性能計算（HPC）在制造業行業的重點，以及推薦的面向制造業設計仿真計算一體化解決方案。該白皮書詳細介紹了制造業如何使用 HPC 來設計、模擬和優化產品和流程，以降低成本和風險。介紹了 CAE 在制造領域的不同應用，重點介紹了 CFD 和 FEA 分析。詳細介紹了 CFD 和 FEA分析的工作流程，并討論了工作流程中每個階段使用的相關計算資源。根據成本和性能，推薦了完整的聯想 HPC 制造業設計仿真一體化解決方案。介紹了推薦的完整HPC 架構。介紹并分析了幾個 CFD 和 FEA 應用程序的性能，重點是平衡性能和成本。78聯想高性能計算面向制造業設計仿真計算一體化解決方案白皮書