Technical Computing für anspruchsvolle Aufgaben Höchste Gefühle - KEM

Technical Computing für anspruchsvolle Aufgaben

Höchste Gefühle

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In Heft KEM 10/1999 haben wir Computersysteme für den Einstiegs- und Midrange-Bereich vorgestellt. Doch die Palette an HP-Systemen reicht weit über Arbeitsplatz-Computer hinaus. Auf der Basis der gleichen Architektur – PA-Risc – hat HP neben den Workstations auch Hochleistungs-Computer-systeme für Simulationen, Virtual Prototyping, technische Berechnungen und vieles mehr. Hier nun der Überblick über die High-End-Systeme Workstations und Server von HP.

Der Autor, Dipl.-Inform. Manfred Willem, war nach seinem Studium an der Universität Karlsruhe seit über 20 Jahren bei HP im Bereich Technical Computing in verschiedenen Funktionen tätig und ist gegenwärtig Marketing Manager Technical Computing und Technologien der Hewlett-Packard GmbH, Böblingen

Technische Unternehmen, ganz gleich ob es sich um einen Flugzeughersteller oder ein auf Verbindungstechnik oder Weiße Ware spezialisiertes Unternehmen handelt, können durch den Einsatz von Hochleistungscomputern ihre Wettbewerbsposition entscheidend verbessern. Klar, das Reißbrett ist aus den technischen Unternehmen verschwunden: PCs und Workstations werden für die Entwicklung eingesetzt. Doch die internationale Zusammenarbeit von Unternehmen erfordert leistungsstarke, hochverfügbare Server für Daten und Applikationen. Der Kostendruck führt zum verstärkten Einsatz von Computersimulationen.
Typische Bedarfsfälle
Bereits bei einem Datenmodell einer Boing 737 kann der Leistungsbedarf einer FEM-Analyse des Bauteils oder der Baugruppe auf einer Workstation mehrere Tage Rechenzeit in Anspruch nehmen.
Für das Virtual Prototyping gewinnt der virtuelle, begehbare Raum (Virtual Cave) immer mehr an Bedeutung. Ein Virtual-Cave-System bietet den Teammitgliedern eine hochauflösende, interaktive und vollständige Visualisierung komplexer Produkte in ihrer tatsächlichen Größe. Das Visualisierungssystem ermöglicht praktisch ein „Eintauchen“ in das Produkt oder in die Produktumgebung, so dass der virtuelle Prototyp im wahrsten Sinne des Wortes eingehend untersucht werden kann.
Ingenieure, die in Online-Entwicklerkonferenzen am 3D-Modell zusammenarbeiten möchten, haben ähnlich hohe Anforderungen an die Server und Workstations. Auch wenn durch eine intelligente Engineering-Lösung nur sich ändernde Grafik-Elemente übertragen werden müssen, so muss ein Server dennoch den Überblick über das Modell und die Baugruppenstruktur behalten.
PA-Risc-Systeme für Techniker
Technische Berechnung, Simulation und Visualisierung sind also die wesentlichen Beweggründe für die Investition in Hochleistungs-Computersysteme. Allerdings konzentrieren sich die meisten Computerhersteller nur auf einzelne dieser Sparten. Hewlett-Packard hat in seiner Familie der PA-Risc-basierenden Computersysteme hingegen eine Vielfalt, die von der Einstiegs- und Midrange-Workstation (B- und C- Klasse) über Hochleistungs-Worksta-tions (J-Klasse) bis zu den Hochleistungs-Servern (N- und V-Klasse) – um nur die Systeme zu nennen, die speziell für technische Unternehmen konzipiert worden sind – reicht.
HPs technische Computersysteme kommen dementsprechend in mehreren, zum Teil sehr breiten Marktsegmenten zum Einsatz. Diese reichen von der Mechanik-Konstruktion im Maschinen- und Betriebsmittelbau, der Elektronikentwicklung über den Automobil- und Fahrzeugbau bis zum Bauwesen und zur Kartografie. Ein stark wachsendes Marktsegment in Deutschland ist da-rüberhinaus der künstlerische Bereich, wie es die im High-Tech-Center Babelsberg zusammengeschlossenen Kreativ-Firmen zeigen – und auch bei denen arbeiten technische Computersysteme.
J7000 – Die aktuelle Spitzen-Workstation
HP Visualize J5000 und J7000 heißen die High-End-Workstations von HP, die unter HP-UX 10.20 und HP-UX 11.0 lauffähig sind. Das Modell HP Visualize J7000 ist die derzeit leistungsfähigste Deskside-Workstation der Welt: durch symmetrisches Multiprocessing (SMP) mit vier 440-MHz-PA-Risc Prozessoren vom Typ PA-8500 und durch die Nutzbarkeit von 8 GB RAM (120-MHz-SDRAM).
Die Ein- und Ausgabe-Schnittstellen einer J-Klasse-Workstation schaffen einen Datendurchsatz von 2 GB/s und sind damit die Systeme mit dem schnellsten I/O-Durchsatz in ihrer Kategorie. Das ist auch nötig, denn eine J-Klasse verkraftet bis zu 72 GB internen Massenspeicher, wobei die Festplatten während des Betriebs eingeschoben werden können (Hot Plug).
Ihre hohe Rechenleistung erreichen die PA-8500-Prozessoren auch durch die 1,5 MB fehlerkorrigierenden On-Chip-Cache auf den Prozessoren. (Sie sind auf den PA-8500-Prozessoren in 500 KB Instruction-Cache und 1 MB Daten-Cache aufgeteilt.) Ein PA-8500 erzielte in den Benchmark-Tests der SPEC (Systems Performance Evaluation Corporation) die Spitzenwerte von 52,3 SPECfp95 und 32,6 SPECint95. Dabei sind Hewlett-Packards High-End-Workstations und -Server so ausgelegt, dass diese Spec-Ergebnisse über die Erhöhung der Prozessorzahl auf zwei oder vier Prozessoren und auch bis zu 32 und mehr Prozessoren nahezu ohne Leistungseinbußen skalierbar bleiben.
Die hohen Anforderungen der Anwender werden in der Workstation HP Visualice J7000 durch die volle Unterstützung von Kernel-Threads in einer 64-bit-Betriebssystemumgebung erfüllt. Durch den sehr großen Hauptspeicher eignet sich die J7000 auch für Entwürfe, deren Komplexität die Fähigkeiten herkömmlicher Workstations übersteigt. So beträgt der Hauptspeicherbedarf für den Entwurf eines integrierten Schaltkreises mit mehreren Millionen Transistoren in Submikron-Technologien üb-licherweise mehr als 4 GB, und die EDA- (Elektronik Entwurfsautomatisierungs-Applikationen verlangen da-rüber hinaus robuste und hochzuverlässige 64 bit-Betriebssystemumgebungen.
Sehr anspruchsvoll sind die Anforderungen in der Automobilentwicklung, im Maschinenbau und anderen Bereichen der Mechanik-Konstruktion. Entwicklungsmethoden wie Virtual Prototyping und tiefgreifende Analysen der Modelle haben den Leistungs- und Hauptspeicherbedarf der Applikationen rapide ansteigen lassen. Die HP Visualize J7000 eignet sich über den Einsatz für komplexe Berechnungen hinaus beispielsweise auch als Workflow-System für Arbeitsgruppen mit bis zu 35 Entwicklern.
Die neuen J7000-Workstations sind für den Einsatz der HP Visualize-Grafiksubsysteme – vom 2D-Grafiksystem HP Visualize E EG bis zum Hochleistungs-3D-Grafiksubsystem HP Visualize fx6 Pro – geeignet. Die J7000 kann z.B. in einer Grundkonfiguration mit 4 GB Hauptspeicher, einer 18-GB-Festplatte, Monitor und HPVisualize EG-Grafik ausgeliefert werden.
Die Technical Server der N- und V-Klassen
Die Server der HP 9000 N-Klasse und V-Klasse werden in technischen Unternehmen vor allem als Applikations- und PDM-Server eingesetzt. Durch ihre Leistungsfähigkeit kann z.B. iMAN, die Produktdatenmanagement-Lösung von Unigraphics Solutions, problemlos für mehr als 12 000 simultan arbeitende Anwender skalieren. Das im Test mit 32 Prozessoren und 32 GB RAM ausgestattete Modell V2500 erreichte bei 12 000 PDM-Anwendern eine Auslastung von knapp 70 Prozent der CPU-Ressourcen und des verfügbaren Speichers. Der Server HP 9000 N4000, bestückt mit 8 Prozessoren und 8 MB RAM, zeigte bei 5 000 Benutzern eine CPU-Ressourcen-Auslastung von etwa 48 Prozent.
Mit den neuen iCOD- (instant Capacity-on-Demand-) Funktionen in den HP 9000 Servern der N- und V-Klasse (sowie auch der vorzugsweise im kommerziellen Umfeld verwendeten L-Klasse) müssen lediglich jene Prozessoren eines Servers genutzt und bezahlt werden, die tatsächlich benötigt werden. Die acht Prozessoren der N-Klasse bzw. die zunächst 32 Prozessoren in einer V-Klasse können durch iCOD einzeln freigeschaltet werden, wobei es – im Gegensatz zu anderen Computer-Herstellern mit ähnlichen Konzepten – keine Mindestanzahl von Prozessoren gibt, die genutzt werden muss.
Als 32-Prozessor-Maschine erreicht der V2500 über 7249 SPECint_rate95. Mit 64 Prozessoren schafft er beim Linpack-NxN-Benchmarktest mehr als 55 GFLOPS. Über die neue SCA (Scalable Computing Architecture) von Hewlett-Packard kann der V2500 auf bis zu 128 PA-8500-Prozessoren aufgerüstet werden. Hewlett-Packard geht aber noch einen Schritt weiter:
Für Anwendungen, wie z. B. komplexe Belastungsanalysen oder um Hochverfügbarkeitsspezifikationen zu erfüllen, können V2500-Systeme über die Hyperplex-Architektur zu Serverfarmen mit bis zu 8192 PA-8500-Prozessoren konfiguriert werden.
Ins Produkt „eintauchen“
Zwei Systeme für die Produktentwicklung in virtuellen, begehbaren Räumen – HP Visualice Center und HP Visualice Workgroup – ermöglichen die Arbeit an komplexen, realistisch darstellbaren Produktmodellen.
Die Mitarbeiter können mit diesen VR- (Virtual-Reality-) Umgebungen eines Teams Produkte in ihrer tatsächlichen Größe entwerfen, sie bewegen und sie auf potentielle Fehler hin untersuchen. Die von HP-Workstations der J-Klasse und HP Visualize-Grafiksubsystemen gesteuerten VR-Umgebungen von HP kosten darüber hinaus weniger als die Hälfte vergleichbarer Systeme anderer Anbieter.
Das von HP entwickelte Verfahren „HPDistributed 3-D Single Logical Screen“ synchronisiert je drei Workstations und Grafikbeschleuniger so aufeinander, dass sie eine beliebige OpenGL-Applikation ausführen können. Hewlett-Packards Virtual-Reality-Umgebung gibt es in Konfigurationen mit J-Klasse-Workstations, die mit Projektionssystemen oder Bildschirmen eingesetzt werden. Das Visualisierungssystem für HP Visualice Center ist ein GVR-120 von Panoram mit einer gewölbten Projek-tionsfläche von 5,79x 1,75m. Zu HP Visualize Workgroup 3-D gehört das Rückprojektionssystem PanoWall 36 von Panoram mit einer Darstellungsfläche von 3,05x 0,91m. Als Projektionssystem für HP Visualize Workgroup 2-D kommt die Workgroup ViewStation von Panoram zum Einsatz, die ebenfalls eine Darstellungsfläche von 3,05x 0,91m hat. Alternativ können dafür drei 21-Zoll-Monitore zusammengeschaltet werden, so dass sich eine Darstellungsfläche von 4800 x 1200 Pixel ergibt.
Fazit
In den beiden Artikeln zu den Computersystemen von Hewlett-Packard haben wir Ihnen das wohl umfangreichste Spektrum an Workstations und Servern von einem Hersteller vorgestellt.
Die HP Visalize Workstations und die HP 9000 Technical Server bilden eine in der Industrie einzigartige Familie von Computersystemen auf der Basis einer einzigen Prozessorarchitektur – von der Einstiegs-Workstation bis zum Mehr-Knoten/Mehr-Prozessor-System für höchste Ansprüche. Sie werden durch die Intel-basierenden HP Visualize Personal Workstations ergänzt.
Der Herausforderer im America’s Cup, das America-One-Team, optimiert Kiel, Rumpf und Segel mit technischen Computersystemen von HP, führt aber auch ihre kaufmännischen Anwendungen auf HP-Systemen aus.
Der Autor, Dipl.-Inform. Manfred Willem, war nach seinem Studium an der Universität Karlsruhe seit über 20 Jahren bei HP im Bereich Technical Computing in verschiedenen Funktionen tätig und ist gegenwärtig Marketing Manager Technical Computing und Technologien der Hewlett-Packard GmbH, Böblingen
Die nicht ganz alltäglichen Anwendungen
Auf Unix-Workstations und -Servern von HP entwickelt Jaguar die britischen Luxus-Automobile. Im Einsatz sind 250 HP Visualize Worksta-tions sowie zahlreiche Server, darunter zwei V-Klasse-Server für Simulationen und Analysen. Die Computersysteme laufen mit dem, auf I-Deas Master Series von SDRC basierenden, CAD-System C3P von Jaguar/Ford, das für die Entwicklung virtueller Prototypen eingesetzt wird.
Ausführliche Informationen
HP Hochleistungs-Workstations
KEM 429
HP Hochleistungs-Server
KEM 430
Internet
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