PC提案事例

第一原理計算 (Quantum ESPRESSO) を本格的に開始する予定。
予算は100万円～200万円。
取り扱っている最小単位の格子は72原子で、欠陥構造も導入している。
今後はスーパーセルによる欠陥解析や、バンド構造、状態密度の計算も想定しているため、より高速かつ大規模な計算に対応可能な環境を構築したい。
現在の構成は、Threadripper PRO (32コア/64スレッド)、メモリ64GB。
この仮想環境上のLinuxで計算を行っているが、物理メモリの不足や安定性に課題があるため、Quantum ESPRESSOに最適なハードウェア構成を提案してほしい。

CPUとメモリ構成について

Quantum ESPRESSOの計算には、並列計算性能とメモリ容量の影響が大きいとされています。
速度と安定性向上のため、96コアのEPYC 9654 (96コア/192スレッド)を採用しました。従来の32コアから大幅に性能を向上させています。
1コアあたりのメモリ容量が従来の2倍である、384GBを搭載しています。

GPUの選定について

本件ではGPUを画像描画以外の用途で使用しないため、描画用途としてRTX A1000を選定しました。

OS環境と電源ユニットについて

本構成は、Quantum ESPRESSOをプリインストールしており、到着後すぐに研究を開始できるよう設定されています。
また、想定消費電力に対して余裕のある1000Wの電源ユニットを搭載し、本構成での安定性を確保しています。

テガラのオーダーメイドPC製作サービスは、導入時の用途に加え、将来的な研究規模の拡大を見据えたシステムの拡張にも対応しています。
各種ソフトウェア要件に応じた構成のご提案はもちろん、研究環境全体の構築に関するご相談も承っています。
お客様のニーズに合わせて最適なソリューションをご提供しますので、どうぞお気軽にお問い合わせください。

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GAMESS(US)を用いて、原子数100程度の構造体のエネルギー計算を行いたい。
予算取りのための情報収集として、現状の想定予算でどの程度のスペックが実現できるのかを知りたい。
使用するソフトウェアはGAMESS(US)の最新版(version June 30, 2023 R1 for Microsoft Windows)で、予算80万～100万円くらいを想定している。GAMESSの利用は初めてなので、まずは普通に使用できる計算環境を用意したい。

CPU計算のみを考慮した構成でのご案内

GAMESSの利用が初めてというお話を踏まえて、複雑なGPU計算は一旦考慮せず、CPU計算のみを考慮してPC構成を検討しました。そのため、GPUは画面描画用としてNVIDIA RTX A400としています。将来的にGPU計算が必要になった場合、RTXシリーズのGPUであれば交換可能な電源容量を確保していますので、導入後のカスタマイズにも対応しています。

Quantum Espressoを用いた第一原理計算用のワークステーションの導入を検討している。
予算は200万円程度で最適な構成を提案してほしい。

第一原理計算専用機としての運用を検討しており、計算対象は100原子程度で多くても200原子を想定している。

また、別のマシンでQuantum Espresso を動作させた際、メモリを100GBほど使用していたため、メモリ搭載量は128GB以上が好ましい。
希望のOSはWindowsで、WSL上でQuantum Espressoを動作させることを想定している。

お客さまご希望の条件に沿った構成をご提案しました。

 Quantum Espressoの動作に必要なマシンスペックは？

第4世代Xeon Scalableを採用した2CPU構成です。
Quantum Espressoには明確な動作要件は定められていません。
そのため、ハイエンドなコンピュータでなくとも動作させること自体は可能ですが、動作時のパフォーマンスはマシンのスペックに依存します。

Quantum Espressoは一般的に、CPUコア数やGPUなど、並列処理性能が重視されることが多く、それに応じたメモリ容量も必要になります。
本構成では、CPUの並列処理性能を重視して、ご予算内でコア数を重視したCPUの選定を行っています。

Intel Xeon Gold 6438Y x2基には合計64のコアが搭載されており、高い並列性能が期待できます。

また、メモリ容量は現在行っている計算でも100GBを消費しているということでしたので、将来的に計算規模が大きくなる可能性を考慮して、ご指定の2倍の256GBを搭載しています。

なお、Quantum EspressoにはGPGPUオプションが実装されていますが、基本的には倍精度演算 (fp64) の利用が想定されています。
fp64性能が確保されたGPUは非常に高額であり、本件のご予算内に収めることが大変厳しい状況でした。
そのため、ご提案ではご予算内に収めることを優先し、ビデオカードはGPGPUオプションを考慮せず描画のみを考慮したエントリークラスのワークステーション向けモデルであるNVIDIA T400 4GBを選択しています。

WSL上でのQuantum Espressoの動作について

Quantum EspressoをWSL上で利用する場合の注意点として、WSL上では64を超えるスレッドが正しく認識されない場合があるとの情報を確認しています。

参考：WSL 2 uses half the number of cores on AMD Threadripper 3990X

本構成は2CPU合計で64コア/128スレッド搭載のため、この内の半分しかWSL上で認識されない可能性があります。
上記の問題を避けるため、今回は出荷時にCPU設定でHyperThreadingを無効化し、64コア/64スレッドで利用する形とすることを想定しています。
これにより、64ある物理コアをすべてWSL上で利用できる想定です。

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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下記の要件で、量子化学計算用マシンを提案して欲しい。

お客さまご希望の条件に沿った構成をご提案しました。

第 4 世代 AMD EPYCの高ワットパフォーマンス

第 4 世代 AMD EPYCシリーズの24コアモデル AMD EPYC 9254を搭載した構成です。
第 4 世代 AMD EPYCシリーズは高い省電力性能を備えており、本構成に搭載のAMD EPYC 9254のTDPも200Wです。
200WのTDPは同価格帯のIntel製Xeon Scalableシリーズの24コアモデルIntel Xeon Gold 6442Y (TDP:225W) と比較しても低い数値であり、高いワットパフォーマンスによる消費電力量の低減が期待できます。

GROMACSの事前インストールサービス

また、ご希望に沿ってGROMACSを事前インストールしています。
なお、GROMACSはインストール時、ビルドオプションを指定する必要があります。
弊社での事前インストールをご希望の場合は、下記の公式マニュアルを参考に、必要なビルドオプションをご指定ください。

参考：Installation guide – GROMACS 2024.1 documentation

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事例No.PC-10461を見ての問い合わせ。
予算75万円程度で、第一原理計算と機械学習用に最適なワークステーション構成を提案してほしい。

使用するソフトウェアには、「WIEN2k version23.2」と「FPLO 14.0」を予定している。

CPUの並列計算性能を重要視しているため、最低でも32~40スレッド程度のCPUを希望する。
メモリはCPUに合わせて、1コアあたり4GB以上の割当てとなるように選定してほしい。

参考：事例No.PC-10461 金属錯体計算用マシン

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ご予算内で並列計算性能を重視したCPUの選定

PC-10461の構成をベースに、一部のパーツをご予算に合わせて変更した構成です。
CPUは事例No.PC-10461と同様に、Ryzen 7000シリーズの最上位モデルであるRyzen9 7950Xを搭載しています。Ryzen9 7950X は16コア・32スレッドを搭載しており、高い並列計算性能が期待できます。

また、事例No.PC-10461からの変更点として、メモリ容量とビデオカードが挙げられます。
メモリ容量はお客様のご希望に合わせて、1スレッドあたり4GB x 32スレッドで128GBを搭載しています。

その他、機械学習での利用を考慮して、ビデオカードをワークステーション向けミドルスペックモデルであるNVIDIA RTX A4500 20GBに変更しています。

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。
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