グラフィックスプロセッシングユニット（GPU）

グラフィックスプロセッシングユニット（GPU）は、高い計算能力が要求されるエンジニアリングアプリケーションのパフォーマンスを向上させるために使用可能なシステムです。GPUコンピューティングは、アプリケーションの高い計算能力が要求されるセクションの実行にはGPUを使い、コードのその他の部分はCPUで実行するプロセスを言います。

インプリメンテーション

GPUはNVIDIA CUDAプログラミングモデルを介し、スパース直接法方程式ソルバーを加速させるために使用できるようになりました。GPUコンピューティングは、計算集約的作業のほとんどをGPUに任せて負荷を軽減し、同時にCPUコアとGPUとの間のコミュニケーションおよびデータ転送をオーバーラップすることでインプリメントされます。

互換性

GPUコンピューティングは、線形静解析 / 最適化と、AMSESおよびLanczos固有値を用いた固有値解析に使用できます。
GPUコンピューティングは、LinuxおよびWindowsプラットフォームで使用が可能です。
GPUコンピューティングは、SPMDモジュールではサポートされません。ユーザーは、MPIベースの並列化（DDM）またはGPUのいずれかを使用できますが、それらを同時に使うことはできません。
静解析については、OptiStructのGPUはBCSおよびPCGソルバー（SOLVER=BCS/PCG、SOLVTYPバルクデータエントリ上）でのみサポートされています。静解析モデルは–gpu実行オプションを使って実行できますが、GPUは、BCSまたはPCGソルバーを使用する静的サブケースに限って使用されます。また、PCGソルバー実行については、-ngpu実行オプションを用いて複数のGPUサポートが可能となりました。
固有値解析 / モーダル法による周波数応答解析については、OptiStructのGPUは次のいずれかのケースに推奨されます：
- ブロック構造、たとえば長方体、立方体や円筒などの固有値解析、および / または、
- 1000モードを上回るような大きなモード数を要求する固有値解析。同様にGPUは、モーダル抽出ステップが多数のモードを要求するモーダル法による周波数応答解析の実行にも使用できます。
NVIDIA Kepler、Maxwell、PascalおよびVoltaアーキテクチャベースのTeslaおよびQuadroグラフィックカードがサポートされます。OptiStructのGPUに推奨されるカードは、Tesla P100、Tesla V100、Quadro GP100、Quadro GV100です。

GPUをアクティブ化するためのコマンド

OptiStruct GPUをアクティブ化するには、コマンドラインオプション-gpuが使用されます。-gpuid実行オプションは、複数のカードが存在する際、計算のために希望するグラフィックカードをピックするために使用することも可能です。また、PCG反復ソルバーの場合、実行に複数のGPUカードを同時に使用できます。これは、-ngpu実行オプションの使用により行えます。現時点では、PCGソルバーを実行するモデルで、8 GPUカードが並列GPU実行に使用できます。

注: これは現時点ではPCGソルバーでの線形静解析および非線形静解析にのみサポートされており、ハードウェアの制限（メモリなど）のために単一のGPUカードでは実行できない大型モデルを対象としています。オプション-gpuを使ってOptiStruct GPUを起動する前に、グラフィックスカードに互換性のあるドライバーがユーザーによりインストールされる必要があります。

コマンドラインオプション	値	動作
`-gpu`		GPUコンピューティングをアクティブ化
`-ngpu`	N	実行に使用されるGPUカードの数を指定します。デフォルト = 1、最大値 = 8
`-gpuid`	N	整数：オプション、GPUカードを選択。デフォルト = 1

注: 入出力は通常、out-of-coreまたはmin-coreでのOptiStruct実行における総解析時間のかなりのパーセンテージを占めます。これは、GPUコンピューティングを介しても対処または向上され得ません。したがって、システム内のメモリが十分大きい場合、-core in（少なくとも–core out）が推奨されます。

OptiStructは現時点で、（-ngpu#を介した）1つの特定のソリューションで最大8個までのグラフィックスカードをサポートします。OptiStruct GPUのライセンス情報については、Altair Simulation 2022 Solvers Unit Drawの項をご参照ください。

推奨されるGPUコンピューティングプロセッサのリスト

シミュレーションに十分な精度を得るには、OptiStructで倍精度（fp64）演算が必要です。エンジニアリングソリューションとハイパフォーマンスコンピューティングに特化した、より高いピークfp64性能を持つNVIDIAグラフィックカードは、OptiStruct GPU加速に適しています。下に示す一覧は、高性能GPUコンピューティングのためにAltair Mechanical Solverアプリケーション群との使用に推奨されるグラフィックボードをリストしています。

メーカーとモデル	グラフィックスカード	ドライバのバージョン（これ以降）
NVIDIA (Tesla)	P100 V100	Linux (64-bit): 440.33 Windows (64-bit)441.22
NVIDIA (Quadro)	GP100 GV100	Linux (64-bit): 440.33 Windows (64-bit)441.22

注: 最新のベンダー / メーカーのドライバを使用することが必要です。また、これらのカードの全てのドライバサポートは、グラフィックボードの適切なメーカーに依るものです。