学习中心

在 COMSOL Multiphysics^® 中设置 GPU 加速计算

COMSOL Multiphysics^® 支持 GPU 加速计算。这篇文章对使用此功能所需的软件安装和配置提供了快速设置说明和指导。

在 COMSOL Multiphysics^® 中，对于使用间断伽辽金 (dG) 方法的瞬态仿真，例如使用 压力声学，时域显式 接口的仿真，以及深度神经网络 (DNN) 代理模型的训练，GPU 加速可以显著提高其计算性能。该功能适用于 Windows® 和 Linux® 操作系统，并且需要兼容的 NVIDIA^® 显卡以及安装 CUDA^® 工具包。

注：此功能适用于 COMSOL Multiphysics® 6.3 版本。

兼容性和要求

CUDA^® 工具包 组件的操作系统和硬件要求如下：

• NVIDIA^® 显卡，需要计算能力 为 6.0-9.0
  • 请注意， COMSOL Multiphysics 系统要求 中列出的所有 NVIDIA^® 显卡均满足此要求。
  • 对于其他显卡，请查看 由NVIDIA 维护的列表中的计算能力。
• 支持的操作系统（OS），包括 Windows^® 和 Linux^®
• CUDA^® 工具包 12.4

CUDA^® 工具包的设置过程

安装 CUDA^® 工具包，以及在 COMSOL Multiphysics 安装中启用 GPU 加速计算功能的过程包括以下步骤：

1. 安装 NVIDIA^® CUDA^® 工具包
2. 安装支持 GPU 计算的 COMSOL Multiphysics^®
3. 验证 COMSOL Multiphysics^® 中 CUDA 工具包的安装情况

接下来，我们将进一步详细介绍每个步骤。

安装 NVIDIA^® CUDA^® 工具包

步骤 1：下载安装程序

首先从 CUDA Tookit 12.4 下载 页面下载 CUDA Tookit 12.4安装程序。然后从下载页面的 Select Target Platform 部分选择适当的操作系统、架构、发行版（适用于 Linux^® OS 系统的选项）和版本号。 在浏览了支持的配置和系统树之后，最终可以选择 本地 或 网络 安装程序类型。本地 安装程序的初始下载量较大，但包含安装所需的所有文件。网络 安装程序的初始下载量要小得多，只有在需要时才会下载更多文件。您可以选择适合自己需要的安装程序类型。这两种类型都将创建与 COMSOL Multiphysics^® 兼容的安装程序。

第 2 步：运行安装程序

Windows^® 和 Linux^® 操作系统的安装过程不同，不同 Linux^® 发行版的安装过程也不同。为确保安装说明是最新的，请遵循 NVIDIA^® 公司提供的官方安装说明 ：

• CUDA 快速入门指南
  • 导言
  • Windows^® 的 CUDA 安装指南
  • Linux^® 的 CUDA 安装指南

如果需要最小化安装，请选择 自定义（高级） 安装选项。与 COMSOL Multiphysics^® 一起使用时，所需的 CUDA^® 工具包仅为 CUDA Runtime 和 Driver 组件。

安装支持 GPU 计算的 COMSOL Multiphysics^®

I在 COMSOL 安装程序中，有两个部分包含有关 GPU 加速的选项。下列步骤将详细介绍这两个部分，并附有 Windows^® 版本安装程序的屏幕截图。Linux^® 版本略有不同，但适用相同的说明。有关如何安装 COMSOL Multiphysics 的一般说明，请参阅 COMSOL 产品文档 中的 COMSOL Multiphysics^® 安装指南 或学习中心文章 如何安装 COMSOL Multiphysics^®。

步骤 1：产品页面

注意：仅当您为训练 DNN 代理模型安装 GPU 计算支持时，才需要执行此步骤。若要继续为间断伽辽金法安装GPU 计算支持，请执行步骤 2。

可选择安装的产品取决于您的许可证。所有 COMSOL Multiphysics 6.3 安装程序都支持间断伽辽金法使用 GPU 加速。要使用 GPU 加速进行 DNN 训练，必须在安装程序的 产品 页面上选择 CUDA DNN 支持 组件。请注意，这将使您在 Windows^® 上安装的 COMSOL Multiphysics 增加 1.3 GB，在 Linux^® 上安装的 COMSOL Multiphysics 增加 1.8 GB。

COMSOL Multiphysics 6.3 安装程序的屏幕截图，其中打开了 产品页面，突出显示了CUDA DNN 支持 复选框。

步骤 2：选项页面

选项 页面的 CUDA 部分包含一个 CUDA 目录 栏，用于指定 CUDA 工具包的安装路径。大多数情况下，在启动 COMSOL Multiphysics 安装程序之前安装 CUDA^® 工具包会设置环境变量，使安装程序自动检测到该路径。如果无法自动检测到正确的 CUDA 工具包目录，可以在安装程序中设置路径，或者在安装完成后在 首选项 窗口设置中进行更改。

COMSOL Multiphysics 6.3 安装程序的屏幕截图，其中打开了 选项页面，CUDA 目录栏中为默认的 CUDA 工具包安装路径。

验证 COMSOL Multiphysics^® 中 CUDA 工具包的安装情况

安装并配置好 COMSOL Multiphysics^® 和 CUDA^® 工具包后，可以启动 COMSOL Multiphysics^® 并打开 首选项 窗口来验证安装。方法是进入 文件 菜单并选择 首选项，然后在 计算 部分下单击 GPU 加速 页面最后，单击 验证 CUDA 安装 按钮。

在 Windows® 系统中安装 COMSOL Multiphysics^® 的 首选项 窗口，打开了 验证 CUDA 安装 对话框。

在 Ubuntu^® 系统中安装 COMSOL Multiphysics^® 的 首选项窗口，打开了 验证 CUDA 安装 对话框。

现在，您安装的 COMSOL Multiphysics^® 已支持 GPU 加速计算，并可以随时使用。在 COMSOL Multiphysics^® 中设置启用 GPU 加速的一些示例可参见下图。

The Model Builder with the Pressure Acoustics, Time Explicit interface selected with the settings to enable GPU-accelerated computing selected.

The Model Builder with the Time-Dependent Solver node expanded and the Hardware Acceleration node selected showing the settings to enable GPU-accelerated computing

The Model Builder with the Deep Neural Network function selected with the settings to enable GPU acceleration for training.

对于采用间断伽辽金法的 压力声学，时域显式 模型的瞬态仿真和 DNN 训练，分别勾选了 使用加速求解器公式 复选框（左）、间断伽辽金加速求解器 复选框（中）和 在 GPU 上训练 复选框（右）。

进一步学习

有关采用间断伽辽金法的瞬态仿真和代理模型训练的GPU 支持的更多详细信息，请参阅 产品文档 中的 COMSOL Multiphysics Release Notes 和 COMSOL Multiphysics Reference Manual 。

NVIDIA 和 CUDA 是 NVIDIA 公司在美国和/或其他国家的商标和/或注册商标。Linux 是 Linus Torvalds 在美国和其他国家的注册商标。Microsoft 和 Windows 是微软公司集团的商标。Ubuntu 是 Canonical Ltd. 的注册商标。