Презентация на тему: «Система подготовки управляющих программ Delcam PowerMILL»

Презентация на тему: «Система подготовки управляющих  программ Delcam PowerMILL» Выполнил: студент гр. ТМ­31 Недоносков Александр  Преподаватель: Власова Е.В.                                             Тольятти 2016

Оглавление: 1. Введение..............................................................................................3 1.1 Какой экономии можно ожидать?...................................................6 1.2 Насколько правдоподобна эта потенциальная экономия?............7 2. Повышенная производительность PowerMILL …..........................7 2.1 Обработка в фоновом режиме.........................................................8 2.2 Параллельные вычисления..............................................................9 3. Повышение производительности в PowerMILL ….......................10 4. Влияние оборудования.....................................................................12    4.1 Добавление ядер.............................................................................12 4.2 Добавление процессоров...............................................................14 4.3 Параллельная обработка или обработка в фоновом режиме..…15 4.4 Какой компьютер?..........................................................................15 5.Дальнейшие разработки....................................................................16 5.1 Более быстрое вычисление траекторий........................................16 5.2 Более большие модели...................................................................16 2

1. Введение Сейчас в компьютерной среде появились модные слова: многоядерный и параллельная обработка данных. Увеличение тактовой частоты процессоров сегодня заменяется увеличением количества ядер процессора. Но какие преимущества дает увеличение количества Преимущества PowerMILL 10: ядер процессора, и соответствует ли • В четыре раза быстрее вычисляет траектории реальность тому, что говорит реклама? обработки растром • Сокращает время программирования до 2,5 раз* • Меньше время ожидания при вычислении траекторий • Увеличивает возможности для дополнительной работы • Значительно улучшает производственную производительность • Сокращает время разработки • Возможность работать с файлами, требующими большого объема памяти *По испытаниям, проведенным в Делкам на ряде Рис. 1: Процессор Intel® Core™ i7 – Один из многих многоядерных процессоров, использовавшихся при оценочных испытаниях Power- MILL 10. 3

В PowerMILL 10 технологии параллельного вычисления были применены двумя различными способами: Во-первых, теперь можно подготавливать, вычислять и редактировать траектории в активном режиме, выполняя при этом вычисление других траекторий в фоновом режиме, с минимальным уменьшением скорости обработки. Это удваивает потенциальную производительность. Это Делкам называет Вычислениями в фоновом режиме. Оно работает на любом оборудовании, но на многоядерных компьютерах - эффективнее. Во-вторых, параллельная обработка выполняет различные части сложных вычислений одновременно. То есть, каждая операция выполняется с помощью всех ядер процессора, таким образом уменьшая общее время вычисления. Чтобы получить преимущества от параллельной обработки, необходим компьютер с несколькими процессорами. Рис. 2: Диаграмма для PowerMILL 10, показывающая обработку вычислений в активном и в фоновом режимах на четырехъядерном компьютере. 4

Третьим, и на сегодняшний день уникальным преимуществом, предлагаемым PowerMILL 10, является то, что параллельная обработка данных используется и в активном, и в фоновом режимах одновременно. Это, несомненно, дает больший выигрыш в производительности в PowerMILL 10, чем в любом из предыдущих выпусков PowerMILL. Испытания, проведенные на ряде стратегий в компании Делкам, показывают, что возможно ускорение вычисления траектории в три или четыре раза по сравнению с предыдущими версиями на одноядерных компьютерах. Реальные улучшения в значительной степени зависят от конфигурации используемого оборудования и от стратегии вычисляемой траектории. 5

1.1. Какой экономии можно ожидать? Если рассмотрим простой пример, где на средней рабочей неделе вычисления траектории занимают 50% от 8-часовой смены, то в год это будет занимать примерно 120 дней непрерывных вычислений траекторий. Испытания, проводимые на ряде траекторий, показывают, что использование PowerMILL 10 на четырехъядерных компьютерах приводит к экономии времени вычисления Если внутренние затраты на траектории на 60%, что дает вам создание управляющих программ не сто двадцать дней, а менее составляют $50 в час (учитывая пятидесяти. затраты на персонал, время простоя, а также задержки обработки из-за несвоевременного предоставления данных), то сбережения составят 70 дней или уменьшение стоимости более чем на $28 000. Рис. 3: Потенциальные сбережения (в днях) при использовании PowerMILL 10 на многоядерном компьютере. Рис. 4: Потенциальные сбережения (в $) при использовании Power- MILL 10 на 6 многоядерном компьютере.

1.2. Насколько же правдоподобна эта потенциальная экономия? В то время, как общая экономия в три-четыре раза, как некоторые утверждают, не является реально достижимой, можно ожидать значительного увеличения скорости вычисления. Вы также заметите значительное повышение производительности, так как сможете планировать, создавать и редактировать траектории в активном режиме, одновременно вычисляя траектории в фоновом режиме, что позволит вам выйти на новый уровень конкурентоспособности. 2. Повышенная производительность PowerMILL 10 Большинство новых возможностей PowerMILL 10 либо сокращают время вычисления, либо позволяют программе выполнять вычисления во время простоя PowerMILL. Оба эти аспекта в значительной степени повышают производительность. Обработка данных в фоновом режиме - позволяет вычислять траектории, границы или состояния отдельных моделей материала в фоновом режиме, продолжая работу в PowerMILL. Параллельная обработка - общее вычисление разделяется на родзадачи, которые могут обрабатываться одновременно. Это возможно только при наличии нескольких процессоров. Параллельная 7

2.1. Обработка в фоновом режиме PowerMILL 10 позволяет выполнять операции в фоновом режиме, такие как создание траекторий или границ, в то время как вы можете продолжать подготавливать, редактировать или даже Примечание: обработка в фоновом режиме работает не только для вычислять траектории в траекторий, но и для границ и моделей активном материала. режиме PowerMILL. Чтобы использовать обработку в фоновом режиме нужно только нажать на новую кнопку ‘Очередь’ вместо кнопки ‘Вычислить’ в диалоге траектории. PowerMILL проверяет, чтобы все было задано правильно (заготовка, инструмент и т.д.) и добавляет траекторию в очередь на вычисление в фоновом режиме. Вы продолжаете работать, а PowerMILL вычисляет траектории в очереди в фоновом режиме. Рис. 5: Сокращение времени за счет использования обработки в фоновом режиме в PowerMILL 10. При подготовке, редактировании или вычислении траекторий в активном режиме можно вычислять траектории в фоновом режиме. 8

2.2. Параллельные вычисления Вероятно одним из наиболее важных, но менее заметных улучшений в PowerMILL 10 является использование параллельной обработки данных при вычислении траекторий. В PowerMILL 9 операция размещения точек производилась с большим количеством параллельно выполняемых вычислений для повышения производительности. В PowerMILL 10 код, который вычисляет, как инструмент следует по модели, также использует параллельную Кроме того, вычисление для обработку данных. В результате применения траектории к модели вычисления обработки материала полностью выполняется растром почти полностью идут параллельно. Параллельная параллельно. обработка выполняется автоматически, если ваш компьютер подходит для Рис. 6: Многопоточный режим вычисления растровой траектории на всех четырех ядрах. Другие стратегии, использующие этот код: • Постоянная Z • 3D Смещение • Выборка • Межслойная Z • Оптимизированная Z • Вычисления границы 9

3. Повышение производительности в PowerMILL 10 Делкам проводил испытания PowerMILL 10 на ряде обычных 3- осевых деталей. Эти испытания показывают основные улучшения по скорости для обработки растром при использовании многопроцессорных компьютеров. На рисунке 7 показано время вычисления растровой траектории для PowerMILL 10 как процент от времени, затрачиваемого PowerMILL 9 на том же самом компьютере, для нескольких конфигураций процессора. Была выполнена оптимизация, которая привела к небольшим улучшениям для однопроцессорных компьютеров. Рис. 7: Вычисление растра в PowerMILL 10 по сравнению с PowerMILL 9 на разных конфигурациях процессора. 10

В настоящий момент обработка растром больше всего выигрывает от параллельной обработки данных. Другие стратегии также выигрывают от этого, но в меньшей мере. Но для всех пользователей имеет значение общая производительность для типичного проекта обработки. На следующем графике показано сравнение производительности PowerMILL 10 и PowerMILL 9 при оценочных испытаниях, использующих ряд стратегий. На четырехъядерных процессорах вычисление в PowerMILL 10 выполняется в 1,5 раза быстрее. Эти оценочные испытания можно запросить по электронной почте Рис. 8: Сравнительные вычисления в PowerMILL 10 и PowerMILL 9 на разных конфигурациях процессора. 11

4. Влияние оборудования 4.1. Добавление ядер Заманчиво полагать, что поскольку поддерживается параллельная обработка данных, то для повышения производительности можно добавлять все больше и больше процессоров. Однако результаты тестов показывают, что все не так просто. Из обоих графиков производительности видно, что конфигурация процессора имеет значительное влияние на время вычисления. Неочевидно, почему два двухъядерных процессора значительно медленнее одного четырехъядерного, и удивительно, почему два четырехъядерных процессора (в сумме восемь ядер) дают Почему же уменьшается выгода от добавления процессоров? Проблема параллельных вычислений в компьютерной программе очень похожа на организацию производства одного продукта в компании. Вы должны решить, кто что делает, как координируются усилия, и как деятельность разных людей сводится в единый продукт. Взаимодействие между людьми подразумевает некоторую форму управления, что означает дополнительные расходы. Первая задача - это создание системы управления, которая вообще бы работала. Вторая задача - сокращение накладных расходов. Часто существует один этап, который занимает больше всего времени. Когда эта задача выполняется 12 параллельно, выясняется, что существуют другие задачи, которые

Выигрыши производительности ограничиваются частью задачи, которая может быть “параллелизирована” для одновременного запуска на нескольких ядрах. Этот эффект носит название закона Амдала. Например, если только 50% траекторий может быть выполнено параллельно, то теоретическое ускорение составит 1.9х, как показано на рисунке 9, не зависимо от количества ядер. В PowerMILL процессом, требующим наибольших затрат вычислительной мощности, является создание траекторий по модели без зарезов. Теперь этот процесс выполняется параллельно, но природа алгоритмов означает, что большинство улучшений достигается паралельным выполнением четырех Рис. 9: Закон Амдала, иллюстрирующий максимальное теоретическое увеличение скорости, достигаемое при использовании до 32 процессоров, для задач, в которых разные части работы могут выполняться параллельно. 13

4.2. Добавление процессоров Рисунки 7 и 8 показывают, что два двухъядерных процессора работают медленнее, чем один четырехъядерный. На них также видно, что два четырехъядерных процессора медленнее, чем один четырехъядерный процессор. Мы уже видели, что PowerMILL получает лишь ограниченные преимущества от использования более, чем четырех ядер, но почему же сокращается производительность, когда ядра находятся в разных процессорах. Тактовая частота современных процессоров настолько высока, что главным ограничением их производительности является время, затрачиваемое на доступ к основной памяти. Производители процессоров пытаются справиться с этой проблемой, добавляя к процессору быструю Часто используемые данные сохраняются в кэше, где к ним можно получить быстрый доступ. При наличии нескольких ядер в процессоре, все они используют один и Когда ядра процессора работают тот же кэш. параллельно, при взаимодействии между ядрами для координации их задач используются все преимущества общего кэша, при условии, что все ядра находятся в одном процессоре. Однако преимущества общего кэша теряются, когда некоторые из ядер находятся в другом процессоре, и для Дальнейшие издержки возникают взаимодействия тогда из-за того, что необходимо используется внешняя шина или поддерживать когерентность основная память. кэша, т.е. содержимое кэша должно синхронизироваться с содержимым основной памяти и наоборот. Довольно сложно 14 поддерживать когерентность одного кэша, но эта задача еще

4.3.Параллельная обработка или обработка в фоновом режиме Обработка в фоновом режиме позволяет организовывать свою деятельность таким образом, чтобы вам не нужно было ждать, когда PowerMILL вычислит траектории. Параллельные вычисления сокращают время на вычисление траекторий. Вычисления траекторий в PowerMILL 10 только выигрывают от использования параллельной обработки данных, не зависимо от того, в каком режиме они выполняются – в активном или в фоновом. Поэтому при одновременном выполнении вычислений в активном и в фоновом режимах, возможно (на 4.4. Какой компьютер использовать? PowerMILL 10 работает на том же оборудовании, что и PowerMILL 9. Вычисления в фоновом режиме выполняются на однопроцессорных компьютерах, а двухпроцессорные компьютеры также дают значительные выгоды производительности от Для получения всех преимуществ применения параллельной PowerMILL 10 мы рекомендуем: обработки данных. • Intel® Core™2 Quad Q9550 (2.83GHz, 1333MHz FSB, 12MB L2 Cache, Quad Core) 375W • 8GB (4 x 2.0GB DIMM) 800MHZ ECC Dual Channel Memory (требует 64- bit O/S) • 512MB PCIe x16 nVidia Quadro FX 3700 (MRGA15), Dual Monitor DVI или VGA Graphics Card) • 2 x 320GB (7,200 rpm) SATA 3.0Gb/s Hard Drive с NCQ и 16MB 15 DataBurst Cache™ • Windows Vista® Business x64 SP1

5. Дальнейшие разработки 5.2. Большие модели Следующие версии PowerMILL будут включать полную поддержку 64-bit. На 64-bit компьютерах объем оперативной памяти будет ограничиваться только тем, сколько ее установлено. Это позволит успешно процессировать очень большие или сложные детали. 5.1. Более быстрое вычисление траектории Ожидается что в следующих версиях PowerMILL общее время вычисление будет сокращено двумя способами: 1. Повышением доли многопоточности в программе. Это улучшит общее время на двух- и четырехъядерных компьютерах. 2. Оптимизацией структуры данных для более выгодного использования кэш-системы процессора. Это позволит компьютерам с несколькими процессорами работать более эффективно, и значительно улучшит время для случая с двумя четрехядерными процессорами. 16

Источники информации Весь материал взят с web- адресов: 1)http://www.delcam.com/; 2)http://releasecentre.powermill.c om/; 3)http://www.delcam.ru/. 17