北京飞箭软件有限公司 FEPG有限元自动生成系统 高性能计算

面对工程实际应用中日益增长的复杂高性能计算问题，你是不是在为没有量身度作的分析软件而烦恼？飞箭公司特地为高性能计算领域的专家们准备了最好的应用平台—— PFEPG，让你从单机到并行只需一条命令。

使用单CPU计算机通常只能求解数十万阶方程，使用多CPU并行机可求解数百万甚至更高阶方程。为单CPU编写的有限元程序无法在多CPU并行机上运行，并行机的有限元程序要比单CPU程序复杂得多，编写更加困难，需要更多的时间。PFEPG可以帮助用户实现大规模有限元计算。

极易的使用方式

根据相同的有限元公式，PFEPG既能生成单CPU的有限元程序，也能生成多CPU的并行有限元程序。

并行机的自由选择

由PFEPG生成的并行有限元程序既可以回传给客户机编译运行，也可以传送到世界上任何一台并行机上编译运行。

并行环境的自动适应

PFEPG能适应各种并行机（包括由PC机或工作站搭建的并行平台），各种Unix/Linux操作系统。

开放灵活的求解器

PFEPG基于区域分裂和自动分区算法，本系统为用户提供了若干并行求解器，也很容易嵌入其它求解器。

功能特点:

PFEPG（Parallel Finite Element Program Generator）如何在众多并行软件中脱颖而出？ 从PFEPG的研发历程 ，我们可以发现PFEPG的后发优势，正是由于很多通用并行有限元软件的不足，才促使了PFEPG的创新与发展。相对于其它商业并行软件，其关键性特点有：

自动生成：

系统的最大特色，也是继承了FEPG的优势功能。用户只需输入有限元方法所需的各种表达式，即可 由PFEPG系统自动产生并行有限元计算的全部源程序，免去了大量的繁琐的编程劳动，大大降低了并行有限元程序和软件对程序编制人员的要求。并容易保证程序的正确性和统一性。

有限元程序：

这也是继承了FEPG的优势功能，对于用户的意义在于： 可以突破学科和领域的界限，只要是有限元 方法可能解决的问题，都可以采用本系统计算，尤其在非线性和多物理场耦合的复杂情况，PFEPG有其独特的优势。

注：流体计算方面还结合了传统的有限体积法和有限差分法。

并行计算：

同时，PFEPG可以根据用户的有限元表达式由计算机自动产生基于区域分解法的并行有限元计算源代码，程序可扩展性好，对cpu数没有限制，对节点数和自由度数 也没有任何限制。

开放源代码：

由PFEPG生成的程序易于阅读，易修改，从而保证了软件的再用性和易维护性。 它可以根据方程和算法文件自动生成计算所需Fortran源程序，并且，所有计算源程序对用户完全公开，您可以修改编辑和重新生成。

宽运行环境：

w PFEPG对于并行硬件环境适应面宽，几乎所有并行机包括大规模并行处理机（MPP，Massively Parallel Processor）、机群（Cluster）、分布式共享存储多处理机（DSM，Distributied Shared Memory）、甚至自己使用PC机组建的“高性能计算机”等等，PFEPG都可以稳定运行于任何一台并行机上进行编译链接和计算。

w 对软件操作系统没有任何特殊要求，可以是Unix或者Linux

高性价比：

与国外知名软件相比，PFEPG的性价比在业内领先，由于对 软硬件环境的适应性强，用户可根据情况选择合适的解决方案，同样的价格得到更高的计算能力。

已有的客户使用情况 ：

国内运行情况

由本系统生成的并行程序可以运行在各种体系和结构的并行机上。目前本系统已经为工程应用和实际研究中发挥了作用。到目前为止，PFEPG已经顺利通过测试和运行的并行机有：

n 中科院网络中心的联想深腾6800，实测速度每秒4.183万亿次，峰值速度超过每秒5万亿。

n 中科院数学所的联想深腾1800，512 CPU。

n 上海超级计算中心曙光4000A，世界500强第10名。64位处理器，640个节点 ，每节点4
处理器，10万亿次，利用率80% 。

n 南开大学IBM（南开之星）

n 800CPU，400节点，实测计算能力3.231万亿次每秒，实测效率达68.74%。

n 山东大学浪潮天梭10000，1024+节点，2046+处理器。

n “有限元并行程序自动生成平台”研究项目PC机群。

n 中科院研究生院地球物理实验室搭建的16节点PC-cluster平台。

n 武汉大学组建的浪潮服务器机群。

海外应用情况

下图为加拿大国家地质调查局太平洋地学中心和飞箭公司合作完成的一个粘弹性力学模型。用来模拟位于美国和加拿大西部的Cascadia俯冲带因地震而引起的变形。该模型采用在球坐标系下的27结点单元，共用48000个单元,402661结点。
加拿大国家地质调查局太平洋地学中心，日本JAMTEC，以及飞箭公司合作完成的热和流体耦合的数值模型。该模型用来研究位于日本西南地区的俯冲带附近因板块俯冲而带动的在地幔中的Stokes流与温度耦合的情况。该模型采用27结点的单元,共有780000个单元,6402453个结点。

关于并行的硬件环境：

几乎所有并行机，如：大规模并行处理机、机群、分布式共享存储多处理机（DSM, Distributed Shared Memory），对于没有并行机的单位，我们建议采用PC Clusters机群的形式，这里有两种情况：

一种，单位有多台PC机，我们要求有千兆网络，和千兆交换机。

二种，单位没有现成的PC机，建议购买64Bit PC机器， 如Intel 准64位机器或AMD 64Bit机器。

关于并行的软件环境：

Linux操作系统，试过Fedora core 2.0。

Mpich并行环境

Pfepg并行库