PC提案事例

Ansys Fluentを用いて、3次元熱流体の解析をしている。
メッシュ数30000で処理を行う場合、完了までに約20～30分、解析に約5分、ポスト処理での結果の切り替えに10分を要しており、処理速度を改善したい。
現在の構成は、AMD Ryzen7 9700X (8コア)、RTX A1000 (8GB)、1TB SSD S-ATA＋4TB SSD S-ATA。
予算は100万円程度で、ワークステーションを見積もってほしい。

CPUとメモリについて

メッシュ生成の処理速度はCPU性能とメモリ容量に依存します。
今回の構成では、CPUはRyzen 9 9950X（16コア）を採用し、従来の8コアから倍増することで、並列処理効率を向上させています。
また、メモリは64GBから192GBへ増強し、大規模モデルでのメモリ不足を回避しやすい構成としました。
小規模メッシュでは効果は限定的ですが、数十万メッシュ規模の解析では処理時間の短縮が期待できます。

GPUについて

ポスト処理の描画性能改善を目的に、RTX PRO 4000（24GB）を搭載しました。
GPU性能の強化により、結果表示の切り替えやモデル操作時の応答性向上が見込まれます。

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事例No.PC-11041を見ての問い合わせ。
予算100万円前後でLumericalおよびCOMSOLを用いた電磁界シミュレーションに対応可能な研究室用PCの導入を検討している。

ご覧いただいた事例記事を踏まえ、メモリ帯域幅と並列処理性能を重視したPC構成をご提案しました。
ご予算の上限や解析規模を考慮し、計算負荷に適した仕様としています。

LumericalとCOMSOLの使用を想定した構成

LumericalとCOMSOLは、計算処理の多くをメモリのアクセス速度とCPUのコア数に依存しています。
そこで、本構成では高速・大容量のメモリと高スレッド数のCPUを採用しました。

Lumericalの公式ガイドラインでは、解析処理速度にはCPUクロック数よりもメモリアクセス速度が重要であるとされています。
この要件に対応するため、DDR5-5600 REG ECCメモリを計128GB (32GB x 4枚) 搭載しています。
また、メモリスロットには4つの空きを確保しており、同型モジュールを増設することで、将来的な解析規模の拡張にも柔軟に備えることが可能です。

参考：Lumerical公式ハードウェア仕様ガイド

COMSOLの公式ナレッジベースでは、大規模モデルの並列処理において、CPUの物理コア数とメモリ帯域が重要な要素であると記載されています。
この要件に応えるため、18コア/36スレッドのIntel Xeon W5-2565Xを採用しました。
これにより、並列処理時の安定性と処理効率の向上が期待できます。

参考：COMSOL Multiphysics®_ – ナレッジベース

個別の研究内容やソフトウェアに最適化するためのより詳しいご相談にも応じております。
ぜひお気軽にお問い合わせください。

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事例No.PC-11041を見ての問い合わせ。
予算は100万程度で、研究室でLumericalとCOMSOLを用いた電磁界計算を行うためのPC購入を相談したい。

参考：事例No.PC-11041 FDTD法/電磁界計算用マシン

ご覧いただいた事例No.PC-11041を基に、CPUとメモリの性能を予算上限まで強化し、解析をよりスムーズに行える仕様としました。

CPUには18コア36スレッドのXeon W5-2565Xを搭載しており、多コアによる高い並列計算性能によりCOMSOLでの解析処理速度が向上します。
さらに、メモリを128GBに拡張したことで解析可能なモデルサイズが増加し、多変数パラメトリック解析など、大規模解析にも安定して対応できます。

複雑化する解析条件やモデルサイズにおいても、研究室内での計算時間を短縮でき、全体の効率化を実現します。

より大規模な解析に対応する高性能GPU搭載構成など、掲載のない仕様や特殊要件にも柔軟に対応可能です。
また、電磁界解析に最適なマシン構成を選定するポイントをまとめたページもご用意しております。
構成検討時の参考資料として、ぜひご活用ください。

参考：電磁界解析向けマシン選定のポイント

用途や研究規模に応じて最適なマシンをご提案いたします。
ご要望やご不明点がございましたら、お気軽にご相談ください。

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流体シミュレーションを行うためのマシンを導入したい。
研究ではAnsys Fluentを使用しているが、現在使用しているPCだと時々フリーズしてしまう。扱う計算は処理完了までに数日かかる規模なので、新規にPC導入して問題を解決したい。予算60万円の範囲で検討可能な構成を教えて欲しい。

フリーズはAnsysで繰り返し計算を行っているときに発生し、Ansysを使用していない状態では起こらない。フリーズが発生し始めた時期は不明で、SSDの空き容量は600GB程度ある。

また、現在使用しているPCの構成は以下の通り。

CPU： Core i9-10980XE
メモリ：256 GB
OS：Windows 10 Pro

予算60万円の範囲内で、最も計算効率の良い構成を検討しました。

メモリ容量は本構成の最大容量である192GBを搭載しています。ご予算とスペックのバランスを検討した上での判断ではありますが、本構成のメモリ容量は、お客様がお使いのマシンよりも少なくなっています。PCで処理できる計算の規模はメモリ容量に依存しますので、計算に必要なメモリ内容をご確認ください。
※ご不明な場合には、お気軽にご相談ください。

また、画面描画用のGPUとして、RTX A1000 8GBを採用しています。

Ansysのフリーズについて

現在ご利用中のPCを実際に拝見できていないため、フリーズの原因を特定することは難しいですが、伺った情報の範囲では以下の理由が考えられます。

・故障や経年による処理能力低下

・メモリ容量不足

導入から数年経過したPCの場合、電源ユニットが不安定になっていて負荷が高いCPUへの給電状態に波が出てフリーズが発生することがあります。また、CPUクーラーに埃が詰まって冷却性能が低下し、長時間高負荷がかかった場合に熱暴走でフリーズするといった可能性も考えられます。

メモリ容量不足が原因の場合、本構成のメモリ容量では改善しない可能性があります。トラブル原因の切り分けを行うにあたり、実際の計算処理に必要なメモリ容量の確認は重要な要素になりますので、優先的にご確認いただくのが良いかと存じます。
※症状の診断をご希望の場合には、PCをお預かりしての検証を承っております。お気軽にご相談ください。

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電磁界シミュレーション用計算機の購入を検討している。

200GB以上のメモリと1TB以上のストレージを搭載することが条件で、将来的にメモリを200GB以上に増設できる余地があるなら、初期出荷状態では128GBでもよい。CPUは何を選べばいいのか分からないので提案して欲しい。

具体的な用途はCOMSOLの利用。COMSOLを波動光学モジュールで使用する際、メモリ200GBを要する大規模な三次元計算を高速に処理できるCPUを希望する。

CPUについては、コア数が多くても、各コアの性能が低ければ計算時間が延びることがあると認識している。この考え方で問題ないか教えて欲しい。

また、COMSOLとLumerical FDTDの両方に対応できるスペックにしたいと考えている。

ご要望にあわせて構成を検討しました。

拡張性のあるメモリ構成

メモリは32GBモジュールを4枚で、合計128GBとしました。 空きスロットが4つありますので、将来のメモリ増設にも対応しております。200GB以上のメモリ容量を実現するには、既存のモジュールと同じ32GB x4枚を追加する方法が一番シンプルな増設です。
一方で、本構成にて採用しているCPU (Xeon W7-2575X) は最大メモリチャンネルが「4」のため、処理速度を重視する場合はメモリモジュール4枚で 合計256GBとなる構成が理想的です。その場合は、既存の32GBモジュール x4枚を取り外し、64GBモジュール x4枚に交換するのが最も効果的です。COMSOLはメモリ帯域速度を重視するソフトウェアですので、処理速度を重視する場合はご一考ください。

クロック数が低いと計算に時間がかかる？

CPUはIntel Xeon W7-2575X (22コア) を採用しています。お客様のご認識通り、CPUのコア数が多くてもクロック数 (1コア当たりの処理速度) が低ければ、計算時間が延びる可能性があります。しかし、最新のCPUであれば、極端にクロック数が低いことはありません。COMSOL MultiphysicsとLumerical FDTDは、複数のモデルを並列に処理する場合などにコア数が活きてくるソフトウェアですので、コア数が多いCPUの有効性は高いです。また、メモリチャンネル数も重要で、COMSOLでは4チャンネル以上のCPUが推奨されます。

なお、ビデオカードには両ソフトの描画用として最適なNVIDIA A1000を選定しています。

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有限要素法解析ソフトウェア Ansys と、CADソフトウェア Solidworks を使用するためのPCを導入したい。予算80万円の範囲内で、Ansysでの計算の高速化とSolidworksのシステム要件を満たす構成を提案して欲しい。

なお、現在の研究で扱うモデルや計算の規模は大きくないが、現在のマシンではSolidworksのグラフィック要件を満たしていないためか、図形や文字が正しく表示されないことがある。提案の構成でSolidworksの画面表示に問題がないか確認して欲しい。

ご予算80万円以内での構成を検討しました。

GPUはAnsysとSolidworksで動作確認が取れているRTX 2000 Adaを選定しています。RTX 2000 AdaのGPUメモリは16GBですので、適したサイズのモデルを扱う限りは処理・表示の問題はないと思われます。

また、GPUのドライバに関しては推奨バージョンが存在しますので、バージョンの指定がある場合にはご相談ください。

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Ansys Rockyを用いて土砂の移動シミュレーションを行っている。現在使用しているワークステーションではシミュレーション内容にスペックが追い付かなくなっているため、新たなマシンを導入したい。

【現在のマシンスペック】

OS：Windows 10 Pro
GPU：GeForce　RTX 2080 Ti 11GB
CPU：Core i7-9700K 3.60GHz
メモリ：32 GB
ストレージ1：S-ATA HDD 4TB
ストレージ2：M.2 SSD 512GB

DEM/SPHという手法でシミュレーションを行い、砂と水を模擬した粒子を合計100万～300万個ほど扱う。この粒子の多さから、処理能力が高くメモリ容量の大きいGPUを必要としている。現在の環境では10秒のシミュレーションに合計4日ほどの計算コストがかかる。これを数十回以上連続で実施し、現実の実験データに近づけることを目的としているため、現在よりも計算時間を短縮したい。

自分で調べた限りでは、以下のようなスペックを想定している。

【想定スペック】

OS: Windows 10 Pro
GPU: Geforce RTX 4090
メモリ: 256GB
ストレージ: SSD 2TB

扱う粒子数の大きさから、256GB程度のメモリ容量が必要になると考えている。

また、将来のスペック拡張や、現在使用しているGPUを新しいマシンに移植することを考慮して、GPUを1枚追加できる筐体を提案して欲しい。加えて、GPUはRTX 4090とRTX 6000 Adaを候補に考えていたが、多くの粒子を扱うシミュレーションで比べた場合、GPUメモリ容量の影響がシミュレーションの実行時間に大きく作用するのか知りたい。

単精度と倍精度

GPUの選定では、実施する計算が単精度と倍精度のどちらであるかが重要です。

ANSYS社の提供するANSYS ROCKY GPU Buying Guideでは、扱う粒子の形状が球体状である場合には、単精度が高いGPUが推奨されています。粒子の形状が崩壊する場合や、複雑な形状をしている場合には倍精度対応が推奨されます。本事例では、お客様のシミュレーションは主に球状の粒子を扱うとのことでしたので、単精度の高いGPUで問題ありません。お客様の選定されたGeforce RTX 4090は単精度計算に強いGPUですので、用途にマッチしています。

GPUメモリの容量とシミュレーション実行時間の関係

Rocky GPU Buying Guide | Ansys Knowledgでは、GPUメモリについて以下の記述があります。

If you intend to run very large cases、 with millions of particles、 you should consider GPUs with larger memory size.

そのため、RTX 4090のGPUメモリ容量である24GBの範囲に収まる計算内容であれば、RTX 4090で問題ありません。

RTX 4090とRTX 6000 Adaを比較すると、RTX4090は動作クロックが高い反面、CUDAコア数がRTX6000Adaよりも少なくなります。そのため、理論値の並列計算ではRTX6000Adaが単精度91.1TFLOPSに対し、RTX4090は83TFLOPSと少し劣ります。

参考：NVIDIA RTX 6000 Ada 世代

参考：GeForce RTX 4090 グラフィックス カード｜NVIDIA

この2つのGPUをベンチマーク比較すると、RTX 4090側の方が高いスコアで表示されますが、その要因はGPUの動作クロックに起因するものと考えられます。高クロックを維持するため、RTX 4090の消費電力はRTX 6000 Adaの1.5倍を要求します。
そのため、ゲームのような瞬間的にピークが発生するような使い方では、動作クロックを高くできるRTX 4090のベンチマークの方が高い値となります。長時間多くのコアへ高負荷がかかる場合、熱や電力の問題で高いクロックを維持し続けることが難しいため、一般的なピークで計測されるベンチマークとは異なる結果になる場合があります。

GPU増設への対応

将来的にRTX 4090 を1枚追加することを想定し、1600Wの電源ユニットを搭載しています。本事例の構成にRTX 4090を追加する場合は、消費電力の関係上200V電源環境でのご利用が必須です。なお、搭載可能なGPU (RTX 4090) は合計2枚までですのでご承知おきください。
加えて、200V電源環境でのご利用に向けて、200V電源ケーブルを追加しております。

また、お手持ちのGPUである RTX 2080Ti の搭載可否は、カードの大きさや物理クーラーの形状次第となります。移植予定のRTX 2080Tiが内排気モデルの場合、マシン本体における排熱面の問題から移植してのご利用を推奨いたしません。おそれ入りますが、予めご了承ください。

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ANSYS Lumerical FDTDを用いた電磁場解析および、Parallel Computing Toolboxを用いたMATLABでの画像解析・機械学習を行うためのPCを導入したい。MATLABではGPUを使いたいため、性能の高いGPUを採用できればと考えている。
予算130万円程度で、Windows OSをプリインストールした構成を提案して欲しい。

使用ソフトウェアに合わせたパーツ構成

CPUはご予算に合わせて「Xeon W5-2465X 16コア」を採用しました。

メモリは32GB×4枚で合計128GBです。メモリスロットの空きが4つありますので、後々のメモリ増設にも対応できる構成です。

 GPUはコストパフォーマンスに優れたハイエンドモデル「NVIDIA Geforce RTX 4090」を採用しました。現在販売されているビデオカードの中でも最高クラスの処理性能ですので、MATLABの機械学習での高い成果が期待できます。

ANSYSを利用する上でのGPUの注意点

お客様からは、MATLABによる画像解析・機械学習でGPUを使用したい旨をご連絡いただきましたが、併用するソフトウェアであるANSYS Lumerical FDTDでは、「NVIDIA Geforce RTX4090」等のGeforceシリーズがサポートされていません。しかし、GPUをANSYSでサポートされているNVIDIA RTXシリーズの上位品に変更した場合、ご予算を大幅に超過してしまいます。

以上の事情をお客様にご説明し、PC構成の検討方針を調整させていただきました。その結果、本件ではMATLABでの高速なGPU計算を優先し、ANSYSでの描画動作は重視しないという結論となりました。そのため、弊社からは「NVIDIA Geforce RTX4090」を採用した構成をご提案しています。

本事例の構成は、お客様から頂戴した条件を元に検討した内容です。
掲載内容とは異なる条件でご検討の場合でも、お気軽にご相談ください。

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Ansys Fluentが出来るだけ高速に動くワークステーション構成を提案してほしい。

GPUは手持ちのNVIDIA Quadro RTX 6000を搭載したい。
また、将来的にはグラフィックカードを合計2枚搭載する可能性もあるため、2枚のグラフィックカードに対応したハードウェア構成と、100V環境における最大容量の電源を搭載したい。
コストよりも能力と安定性を重視したいと考えている。

希望する条件は以下の通り。

お客さまご希望の条件に沿った構成をご提案しました。

AMD EPYCとOSの対応

128コアを搭載する場合、EPYCの採用が必要となりますが、EPYCはWindows11 Proに対応していません。
Windows Serverであれば対応していますが、コア数ベースのライセンスのため、OSが非常に高額となってしまいます。

Windows11に対応したAMD Ryzen ThreadripperPRO

そのため、ご希望のOSであるWindows 11 Proに対応しているAMD Ryzen ThreadripperPRO 5000シリーズを搭載した構成をご案内しました。
AMD Ryzen ThreadripperPRO 5995WXは64コア/128スレッドの製品のため、スレッド単位であれば128の並列計算を行うことも可能です。

電源容量は1500Wを選択しています。
なお、1500Wは200V環境で使用した際の最大出力で、100V環境では最大で1300W程度の出力です。
また、本構成は2枚のグラフィックカードを搭載することが可能な構成です。

本事例の構成は、お客様から頂戴した条件を元に検討した内容です。
いただいた条件に合わせて柔軟にマシンをご提案いたしますので、掲載内容とは異なる条件でご検討の場合でも、お気軽にご相談ください。

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事例No.PC-8278を見ての問い合わせ。
電磁場解析用のワークステーションの導入を検討している。電磁場解析ソフトであるAnsys Lumerical FDTDを主に使用予定で、Rsoft FullWave、 MATLABも使用の予定がある。
Ansys Lumerical FDTDは32コアのライセンスを使用予定で、Rsoft FullWAVEは使用上限が20コアのため、CPUのコア数は32コア程度を想定している。
また、現在使用しているマシンでは、Ansys Lumerical FDTDのGUI動作が非常に重いと感じている。

その他、Pytorchを用いたDeepLearningへの利用も検討しており、NVDIA Geforce RTX3090程度のGPUが搭載された構成を希望する。

想定している条件は以下の通り。

参考：PC-8278 電磁界解析用WS(メモリ1.5TB仕様)

お客様ご希望の条件に沿った構成をご提案しました。

最新の第4世代Xeon Scalableシリーズ Intel Xeon Gold 6426Y搭載の2CPU構成です。
合計32コアとなる構成はXeon W-3400シリーズの1ソケット構成でも実現可能です。しかし、ご利用予定の電磁場解析ではメモリの帯域幅も重要となるため、メモリバスの面で優位な2ソケット構成としています。

メモリは2TB搭載した場合、ご予算をオーバーしてしまいます。そのため、ご予算に収まる容量の1TBとしています。

ANSYSを利用する上でのGPU選定

ビデオカードは、Geforce RTX3090程度のGPUをご希望いただきましたが、Ansys社製品はGeForceシリーズをサポートしておりません。そのため、ワークステーション向けハイエンドビデオカードであるNVIDIA RTX A6000を選択しています。
NVIDIA RTX A6000はGeforce RTX3090と同型のチップ GA102を搭載したビデオカードで、ワークステーション向けビデオカードラインナップでのRTX3090にあたる製品です。また、10752基のCUDAコア、336基のTensorコア、48GBのGDDR6 VRAMを備えているため、DeepLearningへの活用も期待できます。

なお、この構成にはNVIDIA RTX A6000 x1枚を増設可能です。電源容量に関しても、GPU増設後を考慮して選択しています。

本事例の構成は、お客様から頂戴した条件を元に検討した内容です。
いただいた条件に合わせて柔軟にマシンをご提案いたしますので、掲載内容とは異なる条件でご検討の場合でも、お気軽にご相談ください。

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