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AMD EPYC 成为“源动力” 为汽车仿真进程提速

2024-03-15 来源:网络阅读:1414

1886年,德国人卡尔·奔驰与妻子贝尔塔·研制出了世界上第一辆汽车——奔驰,开创了汽车工业的起点。

要知道,在那个年代的汽车系统可以说是十分简陋,驾驶安全和稳定性成了一大难题。

为此,奥迪另辟蹊径,在1938年,其工程师给自己的车身进行了加固,然后把车从山坡上推下去,结果这辆车的车身没有大规模形变,发动机也正常运转。这次测试在当时轰动社会,自此被认为是汽车碰撞测试的开山鼻祖。

时至今日,种种信息技术的融入,让整个汽车行业的发展步入了快车道。

几十年甚至上百年前的传统方式早已不能胜任,为了满足智能化、安全性、舒适性及个性化等复杂的需求,现如今,随着新能源、自动驾驶等技术的快速迭代,汽车测试早已开始用上了基于 HPC 强大算力之上的各种仿真技术,以更高效的数字手段来解决更为复杂的设计难题,优化驾驶体验,大大提升安全和稳定等。

其中,MPC(模型预测控制,Model Predictive Control)作为更有效的优化控制系统性能的方式,已被广泛应用于各大车辆的控制研究当中。

汽车MPC,让企业不打无准备之仗

当今炙手可热的新能源汽车更迭速度要快很多。主流新能源车企几乎每年都会有新车上市,并在技术、功能、性能等方面都带来了革新,正是因为如此地“内卷”,众多车企纷纷“逼”上了发展快车道。为了在竞争中不被落下,汽车领域的MPC测试显得尤为重要。

汽车 MPC 仿真是一种用于优化控制系统性能的方法,通常涉及数学模型和预测控制策略的实时计算,需要处理海量的数据和复杂的模型。它通过建立系统的动态模型,结合实时反馈信息,在每一时刻上通过优化未来一段时间的控制输入,从而实现对系统的精准控制。例如,可以通过模拟发动机和动力总成控制来实现优化燃油效率和性能、可以通过模拟悬架系统控制来提供平稳的驾驶体验和稳定性,亦或是通过模拟自动驾驶和驾驶辅助系统来获得路径规划、速度控制和安全预测等。

当前,汽车 MPC 仿真模拟所应用的主流应用软件主要有 MATLAB/Simulink 和Python,这些应用所构建的数字化资产也成为了车企提升竞争力的核心。

MATLAB/Simulink 主要应用在汽车动力系统仿真、传感器建模与仿真、控制系统设计、模型预测控制等方面;Python 则更加专注于自动驾驶仿真、数据分析与可视化、协同开发与集成等领域,这对计算资源提出了很高的挑战。

综上所述,汽车 MPC 仿真的应用需要满足实时性、精确性和稳定性等要求,这对计算资源提出了很高的挑战,无论在 MATLAB/Simulink 还是 Python 中进行模拟,背后都少不了 HPC 高性能计算系统的支持。

在 HPC 领域,AMD EPYC 有着强大的“统治力”。

以往,HPC 计算平台普遍面临着算力不足、内存容量有限、缺乏并行计算协同能力、功耗较高及升级系统采购成本难以控制等痛点,极大制约了其性能和发挥。

在如今这个时代,高性能、绿色节能、经济适用的解决方案永远都是最受青睐的。第四代 AMD EPYC 9004 系列凭借高性能、多核心、大缓存、高I/O带宽、低功耗等自身优势,以及适用于大规模并行计算和数据处理等特点,为汽车 MPC 仿真提供了强大的技术支撑,让汽车企业迎来了新的曙光! 

汽车行业迎来“内卷”时代,算力推动行业发展

可以看到,如 MATLAB/Simulink 和 Python 这些仿真模拟应用软件,普遍建立在 HPC 技术的算力平台之上,通过利用高性能计算资源进行复杂的数学模型计算和预测控制策略的实时分析,从而极大缩短汽车从设计到生产的周期。

AMD EPYC 所构建的 HPC 系统凭借着几大核心优势,来助力日趋“内卷”的汽车企业提升竞争力,快速前行。

第四代 AMD EPYC 9004 系列拥有高核心、低功耗、高性能、大缓存、高IO带宽、经济适用等特征,适用于各种需要处理大量并行工作负载和高速I/O连接的场景,非常契合汽车仿真应用方面需求。

更多核心,实现性能飞升

当前炙手可热的 AMD EPYC 9004 处理器代号为 Genoa,拥有当前全球首屈一指的 96 个 5nm 制程“Zen4”架构核心,与上代产品相比其在 HPC 方面性能提升 123%。支持 12 通道 DDR5 内存,单路最大容量可达 6TB,传输速率高达 4800MT/s,相较前代产品提升2.3倍的内存带宽。能够大幅提升汽车模拟仿真相关应用的执行效率。

在模型构建方面,以数学模型为例,通过第四代 AMD EPYC 9004 系列构建的 MPC HPC 平台,可支持汽车工程师创建高精度的车辆动态模型,这些模型能够模拟车辆在各种实际道路条件下的行驶情况,包括加速、刹车、转弯等。通过对这些模型的运算和分析,工程师可以在计算机上预测车辆在实际使用中的表现,从而在设计阶段就进行针对性的优化。这不仅提高了设计的准确性,也大大降低了实际测试中可能出现的风险。

高I/O带宽,并行处理能力卓越

第四代 AMD EPYC 9004 系列支持新一代高速I/O,拥有多达 160 条 PCIe 5 通道,可以提供两倍于前代产品的I/O带宽,同时还实现了对 CXL 1.1+ 的支持,能够提供突破性的内存扩展能力。

在发动机燃油效率与性能、悬架系统控制(车辆行为精准预测与控制、不同驾驶模式下的响应、调控策略)、自动辅助驾驶(安全性、实时动态反馈、海量数据处理等)等三大应用场景下,对海量数据处理提出了更高要求。而第四代AMD EPYC 9004系列构建的HPC平台拥有更高的I/O带宽和内存支持能力,可帮助Simulink快速处理大量数据,确保仿真的稳定性和准确性。

脱颖而出的高性能

在实际应用方面,FSI 模拟、3D 渲染及 MySQL 业务查询时,第四代 AMD EPYC 9654 性能较竞争对手顶级产品分别提升 2.1 倍、2.4 倍和 2.7 倍。

在汽车 MPC 中,Simulink 提供了基于框图的设计环境,实现了可视化建模。它拥有大量的预定义模块,覆盖了多个领域,如控制、信号处理、通信等,使得建模过程更加快速和准确。

同时,Simulink 提供了高精度的仿真结果,并配备了分析和诊断工具,有助于快速定位和解决问题。通过第四代 AMD EPYC 9004 系列的高性能,可帮助 Simulink 完成复杂的建模设计,同时结合 MATLAB 高效的矩阵计算特性,加快仿真计算速度。

更大缓存容量,满足高负载需求

第四代 AMD EPYC 9004 系列处理器采用了最新的 Zen 4 架构,最多可配备 12 个 CCD,每个 CCD 具有 8 核心,L3 缓存为 32MB,而每个核心拥有 1MB 的 L2 缓存,加起来最多共有 96 个核心 192 线程、96MB 的 L2 缓存和 384MB 的 L3 缓存。

如果用户对缓存有更高要求,还可选择 Genoa-X,它的 CCD 均配备了 3D V-Cache,使得每个 CCD 的 L3 缓存达到了 96MB。因此,整个处理器的 L3 缓存总量达到了惊人的 1152MB,再加上 96MB 的 L2 缓存,总缓存容量达到了 1248MB。这种超大的缓存容量使得 Genoa-X 在处理大量数据时能够更高效地利用缓存,减少了访问主存的次数,从而提高了处理器的性能。

在汽车领域,Python 的最大优势是跨平台性,可以在各种操作系统上运行,便于软件的移植和开发。在汽车设计领域,Python 更多地用于数据分析、处理及机器学习和深度学习,因为其更擅长处理海量数据,可用于汽车传感器数据的分析和可视化;Python 还拥有丰富的机器学习和深度学习库,多用于开发自动驾驶等智能汽车应用。

在计算过程中,超大的缓存容量使得基于 Genoa-X 的平台在处理大量数据时能够更高效地利用缓存,减少了访问主存的次数,从而大幅提升计算效率。

低功耗,构建绿色生态

依托于智能功耗管理技术及核心架构的优化,使得 AMD EPYC 9004 系列可根据工作负载调整功耗,从而在保证性能的同时降低功耗。在每瓦性能和绝对功耗方面,都明显强于同类产品。

最高端型号 96 核心 9654 的标准 TDP 也只有 360W,最高峰值控制在 400W,在这个企业级 CPU 动辄数百瓦的时代,其可谓是难能可贵了。因此使用标准的风冷散热即可满足需求,帮助用户在提升计算密度的同时,降低来自散热方面的成本。

经济适用

面向行业用户,第四代 AMD EPYC 9004 系列在采购成本方面也同样优于竞争对手。得益于 AMD EPYC 架构优良的兼容性,使得 Genoa 系列可兼容上代主板,服务器厂商及用户无需全方位升级即可享受最新的产品性能,显著降低了硬件成本,也大大简化了服务器的维护和升级流程。

此外,得益于拥有更多的核心数量和更高的性能,使其具备更高的计算密度,在虚拟机效率、维护、管理、降低能耗等方面可显著降低总拥有成本(TCO)。

对于企业级用户而言,任何时候都会考虑到成本因素,因此基于第四代 AMD EPYC 9004 系列构建的系统成本优势会更加吸引用户,这也是其持续斩获市场份额的关键因素之一。

AMD EPYC 继续制霸企业级市场

正是凭借 AMD EPYC 的这些优势,使其在企业级市场攻城略地,迅速“吞”下了可观的市场份额。

据权威市调机构 Mercury Research 公布数据显示,2023年第四季度 AMD EPYC 已经拿下了服务器市场多达 23.1% 的份额,相较 2022 年第四季度同比大涨了 5.5 个百分点;收入方面份额更是达到了 31.1%,同比增长 4%。

优秀的产品力让第四代 EPYC 9004 系列成为了全球最强的企业级处理器,其构建的服务器产品更是接连刷新了超 300 项计算性能的世界纪录。这些纪录涵盖了各种工作负载的完整软件和硬件生态系统,包括数据库、虚拟化、AI/ML、HPC等场景。

先进计算技术,推动汽车行业迈入智能化时代

正如霍金所说:“科学是人类智慧的结晶和硕果……展望科学的未来,人类将高举科学的火炬登上宇宙的天堂。”未来的发展看科学,科学的进步则更加依靠第四代 AMD EPYC 9004 系列构建的计算平台来最终实现。

汽车行业的发展亦是如此,数十年前汽车行业还停留在真实的物理碰撞,亦或是无数遍的物理测试进行系统调优,而百年后的现代,决定生产力的关键则是算力。汽车企业正在通过基于第四代 AMD EPYC 9004 系列的 HPC 解决方案不断创新,提高设计制造、性能优化、自动辅助驾驶、供应链、节能减排等方面的能力,为即将到来的全面智能化铺平道路。


内容转载自云头条