FREDMPC是由美國Photon Engineering公司新開(kāi)發的可(kě)以進行(xíng)大(dà)規模并行(xíng)計(jì)算(suàn)的新一代光學工程仿真軟件，FREDMPC已于2018年11月28日正式對外發布，歡迎前來(lái)訂購！
FREDMPC是什麽？
FRED原始版本隻在單個(gè)CPU上(shàng)進行(xíng)光線追迹和(hé)分析計(jì)算(suàn)。随着PC硬件的發展，FRED允許越來(lái)越多(duō)的處理(lǐ)器(qì)并行(xíng)工作(zuò)，FRED添加了許多(duō)新的代碼，以利用額外的計(jì)算(suàn)能力，将程序變成“多(duō)線程的”。（例如：光線追迹和(hé)分析任務分給多(duō)個(gè)并行(xíng)工作(zuò)的處理(lǐ)器(qì)。）不僅單個(gè)PC變得(de)功能強大(dà)，可(kě)以使用多(duō)個(gè)處理(lǐ)器(qì)，而且工作(zuò)站(zhàn)群集在一起的網絡也允許在FRED中實現分布式計(jì)算(suàn)。在這種操作(zuò)模式下，分析任務被發送到多(duō)個(gè)聯網的PC，它們可(kě)以在它們自己的多(duō)線程上(shàng)下文中單獨運行(xíng)分配的工作(zuò)。在這種操作(zuò)模式下，分析任務被發送到多(duō)個(gè)聯網的PC，它們可(kě)以在它們自己的多(duō)線程功能中單獨運行(xíng)分配的工作(zuò)。這些(xiē)模式顯著減少(shǎo)了計(jì)算(suàn)時(shí)間(jiān)，但(dàn)是這種方法依賴昂貴的CPU架構和(hé)相對緩慢的網絡。
大(dà)規模并行(xíng)計(jì)算(suàn)範例的最新方法是圖形處理(lǐ)單元（GPU），其中問題被分解為(wèi)小(xiǎo)塊并由多(duō)個(gè)處理(lǐ)器(qì)并行(xíng)操作(zuò)。這種GPU硬件技(jì)術(shù)中，NVIDIA是業界領先的，在單個(gè)工作(zuò)站(zhàn)中，允許數(shù)千個(gè)并行(xíng)運行(xíng)的處理(lǐ)單元。GPU硬件（和(hé)軟件）發展迅速，可(kě)伸縮性強，與基于分布式CPU的網絡相比，入門(mén)成本相對較低(dī)。通(tōng)過簡單地添加或升級PC中的GPU，使用FREDMPC進行(xíng)光線追迹和(hé)分析，可(kě)以比使用傳統多(duō)線程CPU快幾個(gè)數(shù)量級。
從程序結構的角度來(lái)看，利用GPU就得(de)要求FRED中的每個(gè)功能在源代碼庫中都有(yǒu)兩個(gè)版本；一個(gè)版本是專門(mén)為(wèi)CPU編寫的，一個(gè)版本是專門(mén)為(wèi)GPU編寫的。當發出使用GPU的請(qǐng)求時(shí)，CPU上(shàng)的FRED模型通(tōng)過翻譯器(qì)傳遞，該翻譯器(qì)将每個(gè)FRED特性映射到其等效GPU版本。
CPU上(shàng)的FRED模型通(tōng)過模型轉換步驟映射到GPU上(shàng)的等效代碼
這種結構的結果是，每個(gè)需要GPU支持的FRED功能都必須用專門(mén)的GPU代碼完全重寫。然而，對于給定的FREDMPC版本，并非所有(yǒu)的FRED功能都将具有(yǒu)GPU計(jì)算(suàn)。“Supported Features”幫助主題提供了支持的、部分支持的和(hé)不支持的功能的詳細列表。
當前局限性
下表從較高(gāo)的層面描述了當前版本的局限性，這可(kě)以用來(lái)快速确定其對于給定分析任務的适當性。
何時(shí)使用FREDMPC
假設上(shàng)面描述的高(gāo)級程序限制(zhì)不阻止使用FREDMPC執行(xíng)分析，那(nà)麽在決定是否使用GPU光線追迹時(shí)還(hái)應該考慮哪些(xiē)其他因素？
模型加載與設備初始化
在GPU上(shàng)對系統進行(xíng)光線追迹和(hé)分析之前，必須将FRED文檔加載到GPU中，并且必須初始化GPU設備。這些(xiē)步驟的細節可(kě)以在使用FREDMPC幫助主題中找到，但(dàn)是現在假設執行(xíng)這些(xiē)操作(zuò)需要40秒(miǎo)（我們将其稱為(wèi)設備“延遲”）。如果用于創建、追迹和(hé)分析光線的CPU計(jì)算(suàn)的總時(shí)間(jiān)少(shǎo)于40秒(miǎo)，那(nà)麽GPU與CPU相比沒有(yǒu)任何優勢。随着分析中使用的光線數(shù)量的增加，用于光線創建、光線追迹和(hé)分析的GPU的固有(yǒu)速度将從這個(gè)初始延遲中恢複，GPU将開(kāi)始優于CPU。當涉及到大(dà)量的光線計(jì)數(shù)(數(shù)千萬、數(shù)億、數(shù)十億)時(shí)，GPU光線追迹将真正發揮作(zuò)用。
探測器(qì)分布分析
如果要執行(xíng)的分析是對探測器(qì)“将看到什麽”的預測，那(nà)麽FREDMPC是合适的。盡管功能将繼續擴展，但(dàn)是FREDMPC中的當前數(shù)據分析工具是有(yǒu)限的。例如，基于路徑的分析、光線重繪和(hé)光線過濾在FREDMPC中是限制(zhì)的，用戶可(kě)能需要使用CPU能力從光線追迹中提取更具體(tǐ)的信息。
幾何集約模型
GPU優于CPU的一個(gè)顯著優點是，在光線追迹期間(jiān)，GPU擅長通(tōng)過幾何排序來(lái)發現光線交叉點。因此，如果一個(gè)模型包含許多(duō)幾何元素（例如，導入的CAD或三角形網格對象），那(nà)麽應該考慮GPU。
安裝和(hé)授權
通(tōng)過許可(kě)證授權控制(zhì)對FREDMPC功能的訪問。FREDMPC不是一個(gè)需要單獨安裝的獨立産品。在安裝FRED（安裝和(hé)設置）後，啓動程序并導航到Help>License Authorization。在“Software License Authorization”對話(huà)框（如下所示）中，通(tōng)過檢查對話(huà)框右側的“MPC Capable”框，确認許可(kě)證授權代碼允許訪問FREDMPC的功能。如果此選項未選中，則許可(kě)證授權不允許您訪問FREDMPC功能。如果您已經購買了FREDMPC，則需要用最新的許可(kě)證授權密碼更新您的許可(kě)證。如果您還(hái)沒有(yǒu)購買FREDMPC，請(qǐng)聯系support@infotek.com.cn索取價格信息或接收報價。
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