PC提案事例

分子動力学計算のために128~256コアのワークステーションを購入したい。主にLAMMPS、CP2Kを使用する予定がある。おすすめの構成を教えて欲しい。

使用ソフトウェア：LAMMPS、CP2K
ご予算：200万～300万円

なお、現在進めている研究ではLAMMPSのGPU機能を使用していない。DFT計算にはCP2Kを使用しているが、こちらも同様にGPUを使用していない。ラックマウント筐体を採用しても問題ないので、要望に近い構成を提案して欲しい。

CPUについて

AMD EPYCによる、128コア 256スレッド構成です。

128コア以上の場合にはラックマウント筐体を用いた構成が前提で、専用仕様のためコストが大きく上がります。しかし、コストの上昇に対して増えるコア数はそれほど多くないため、コストパフォーマンスを優先して検討しています。

スペックについて

予算に余裕がありますので、メモリモジュールは12枚構成を推奨します。メモリチャネルが12chですので、計算速度の向上が期待できます。ただし、LAMMPSのメモリ使用量によってはオーバースペックになる可能性がありますので、実際の処理で必要なメモリ容量をご確認ください。

SSD容量は2TBとしています。LAMMPSやCP2Kで扱うデータ量からの選定ですが、ストレージ容量に指定がある場合にはご相談ください。

GPUについて

GPUを使用しないとのことですが、LAMMPSやCP2KはGPU計算に対応していますので、RTX4090を1枚搭載した構成としました。 (ただし、単精度計算です)

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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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Red Hat Enterprise LinuxでLAMMPSを利用できる環境を作りたい。
別のPCでJ-OCTAを稼働させて計算条件やデータセットを作り、同じネットワーク内のこのPC上で、LAMMPSでの並列計算を実施する想定。
予算120万円程度での構成を提案して欲しい。

ご予算に合わせて構成を検討しました。
ある程度のコア数を確保できるCPUを選択した構成です。

本構成では、ご予算との兼ね合いからGPGPUを想定していませんので、ビデオカードは描画のみを想定したエントリークラス製品を採用しています。 Red Hat Enterprise Linuxについては、お客様よりバージョン8におけるJ-OCTAの動作実績をご連絡いただいたため、ご指定に合わせたOSとしています。

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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