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第5章MAGMA结果分析

¬
“Ｃａｌｃｕｌａｔｅｆｅｅｄｉｎｇ”必须选择 “ｙｅｓ”来创建结果文件
Committed to Casting Excellence
结果分析固化判据‘FSTIME’ 固相分数时间
¬ MAGMASOFT® 补缩有效性到标记文件是使用数值的 ¬ 如果有５０％的输入结果文件那将被命名为ＦＳＴＩＭＥ＿５０
¬
正常自定义０到１，必要时０至０．１或０到０．００１
Committed to Casting Excellence
结果分析
固化判据 ‘COOLRATE’ 冷却速率
¬ 显示局部冷却速率 ¬ 冷却速率是确定微观结构的重要因素
¬ 较高冷却速率下的良好的微观结构
¬
如果还有潜热大量的释放出来，
那高冷却速率的区域的热能扩散到紧挨着他们的低梯度的区域。 ¬ 单位被作为温度／秒展示
第５章
MAGMASOFT® 基本训练
结果分析
Committed to Casting Excellence
MAGMASOFT®
结果分析
Committed to Casting Excellence
MAGMASOFT® 操作流程
CAD Model
ＣＡＤ建模
Preprocessor 预处理
Meshing
结果分析充填时间 ‘FILLTIME’
¬ 在几秒钟内显示局部充填时间 ¬ 实时的在自定义标尺上显示每一熔体呈现时间
¬ 上下调整用户标尺的充填时间以作进一步的评估 ¬ 一个结果文件中允许对充填顺序评估
¬
不规则区域往往空气和夹杂包裹其中 ¬ 值越大，越最后填充 ¬ 气泡出现如同淡浅色围绕的一种暗色
结果分析固化判据‘FSTIME’固相分数时间

MAGMA操作教程

MAGMA操作教程MAGMA（矩阵代数工具）是一个用于计算数学和代数问题的计算机程序。

它在计算线代或数论问题时非常有用，同时也可以用于多项式插值、点计数和椭圆曲线等其他领域。

本教程将向您介绍如何使用MAGMA进行常见操作。

一旦您进入MAGMA界面，您就可以开始输入和执行各种操作。

下面是一些常见操作的示例：1.简单的矩阵和向量操作:- 创建一个2x2的矩阵A：`A := Matrix([[1, 2], [3, 4]])`- 创建一个长度为4的向量v：`v := Vector([1, 2, 3, 4])`- 计算矩阵A的逆矩阵：`InvA := A^-1`-计算向量v与矩阵A的乘积：`Av:=A*v`2.矩阵特征问题：- 计算矩阵A的特征多项式：`p := CharacteristicPolynomial(A)` - 计算矩阵A的特征值：`eigenvalues := Eigenvalues(A)`3.矩阵分解：- 计算矩阵A的QR分解：`Q, R := QRFactorization(A)`- 计算矩阵A的特征值分解：`A = P*D*P^-1, D := DiagonalMatrix(Eigenvalues(A)), P := EigenvectorMatrix(A)`4.矩阵方程：- 解线性方程组Ax = b：`x := Solution(Transpose(A),Transpose(b))`- 解齐次方程组Ax = 0 的零空间：`NullSpace(A)`- 解非齐次方程组Ax = b 的特解：`ParticularSolution(A, b)`5.矩阵运算：- 计算矩阵A的迹：`Trace(A)`- 计算矩阵A的秩：`Rank(A)`- 计算矩阵A的行列式：`Determinant(A)`6.数论问题：- 计算一个数n的质因数分解：`Factorization(n)`- 计算一个数n是否为素数：`IsPrime(n)`- 计算一个数n的欧拉函数值：`EulerPhi(n)`值得一提的是，MAGMA是一款商业软件，虽然它提供了免费试用版本，但在进行商业和科研项目时可能需要购买正式许可证。

magma中文手册

magma中⽂⼿册MAGMASOFT?4.0Manual Part one1.介紹(Introduction) ………………………………1.1MAGMASOFT? 可以提供你什麼？………………1.2如何成功的使⽤MAGMASOFT?………………1.3MAGMASOFT?的⽂件結構………………………1.4拼字跟⽤法………………………………………1.5疑問………………………………………………2.安裝(Installation)……………………………2.1 系統需求2.2 MAGMA安裝………………………………2.3 啟動MAGMASOFT? 執照………………2.3.1 擷取系統資訊………………………………2.3.2 從Email讀取系統和執照檔………………2.3.3 ⼿動輸⼊系統鑰匙………………………………2.3.4 ⼿動輸⼊執照鑰匙………………………………2.3.5 從檔案讀取系統鑰匙……………………………2.3.6 從檔案讀取執照鑰匙……………………………2.4 管理浮動執照………………………………2.4.1 顯⽰連結………………………………2.5 MAGMASOFT? 的專案………………………………2.6 MAGMASOFT? 的畫⾯………………………………2.7滑⿏鍵盤的⽤法………………………………3.專案管理(Project Administration)3.1開啟專案(Open project)………………………………3.2 產⽣新的專案(Create project)………………………3.3 產⽣新的版本(Create Version)…………………………3.4 刪除結果(Delete Result)…………………………3.5 刪除版本(Delete Version)……………………………3.6 刪除專案(Delete project)……………………………3.7專案資訊(Project info)………………………………4.前處理器(Preprocessor)4.1 開始幾何建構………………………………………4.2 管理幾何資料(Sheets)………………………………4.3 幾何資料庫(Geometry database)………………………4.4 輸⼊CAD資料(Importing CAD Data)…………………4.5 定義⾓度及精度(Definition of Angles & Accuracy)………4.6 選擇畫⾯(View options)………………………………4.7建構指令(Construction commands)……………………4.8操作指令(Manipulation commands)……………………4.9控制點(Control Point)………………………………4.10⽀援幾何功能(Support functions)………………………5.網格化(Mesh Generation)5.1 概論(Overview)………………………………5.1.1格⼦⼤⼩ / ‘wall thickness’………………………5.1.2格⼦再細化/ ‘accuracy’, ‘element size’……………5.1.3格⼦的修飾/ ‘smoothing’………………………5.1.4個⼦的外觀/ ‘aspect ratio’………………………5.2材料群的選⽤與網格化的改善………………………5.3產⽣網格(Generate mesh)……………………………5.4檢查網格(Check enmeshment)………………………5.4.1觀看網格(view mesh)…………………………5.4.2觀看網格品質(view mesh quality)………………6.模擬計算(Simulation)6.1 概論(Overview)………………………………6.1.1 充填(Mold filling)………………………………6.1.2 凝固(Solidification)…………………………6.1.3 充填和凝固………………………………6.1.4 批次⽣產(Batch production)……………………6.2 模擬參數定義(Defining simulation parameters)…………6.2.1 材料 / ‘Material definition’………………………6.2.2 熱傳導係數/ ‘Heat transfer definition’…………MAGMAshakeout選項…………………………6.2.36.2.4 充填 / ‘filling’………………………………6.2.5 注湯速率/ ‘pouring rate’………………………6.2.6 凝固 /‘solidification’……………………………6.2.7 批次⽣產/ ‘batch production’……………………6.3 模擬的開始與控制(Simulation control)…………………6.4 錯誤訊息(Error and Warning messages)…………………7. 選項與模組7.1模組………………………………7.2 選項………………………………1介紹(Introduction)鑄造就是將⾦屬液倒⼊模⽳中成形的⼀種⽣產技術,也是⼀種從設計到成品最快速的⽅法之⼀。

(完整word版)MAGMASOFT4.4使用手册

MAGMASOFT4.4使用手册注意：涉及图片功能时注意保存，容易死机；输入数据后必须回车，才能OK；启动MAGMA 必须先启动EXCEED。

1、项目管理菜单Open project 打开现有项目Create project创建新项目Create version创建项目中的新版本Delete results删除结果Delete version/project删除版本或项目Rename project 重命名项目（建好的项目名在资源管理器不能改，只能用此菜单改）Project info 项目信息（打开一个项目后会亮）1．。

5最近打开的项目Exit MagmaSoft 退出magma软件，点右上的×无效。

注：项目文件结构MAGMA Structure：magma自带推荐项目文件夹结构CMD 可自定义操作的批处理文件，或做好保存SHEETS 几何文件，分图层PAR 模拟参数记录文件Customer Structure：用户自定义项目文件夹结构（是在自带推荐项目文件夹结构上增加）定义文件C:\magma-v4.4\v4.4\lib\cnf\customer.cfg，在文件夹末尾增加User Structure：用户项目文件夹结构（是在用户自定义项目文件夹结构上增加）Copy C:\magma-v4.4\v4.4\lib\cnf\customer.cfg C:\magma-v4.4\MAGMAsoft\user.cfg在文件夹末尾增加C:\magma-v4.4\MAGMAsoft是当前magma用户的home目录,域帐户无此配置，默认项目信息infoMemo内容可以修改和增加，image可以import一张图片，bmp不支持2、前处理Load SLA：输入STL几何体Load SHEET：输入已保存的几何图层READ cmd：读取批命令（批命令参阅命令输入窗口指令，可以查阅part1手册3－8）注：Z轴正向与重力方向相反，必须在模型建立时设定好，MAGMA前处理中无法修改。

铸造模拟软件MAGMA操作教程PDF.pdf

CAD Model PreprocessorMeshing ParametersPostprocessorAnalysisDecision一、基本操作流程图（1_1）建构正确的实体模型是进行分析工作的关键。

把实体分为不同的组，转换为.stl 档，为MAGMA 分析做好准备。

如图（1_1）所示：黑色字体是使用MAGMA 的操作步骤；红色字体是分析的前期工作和后期对策。

二、ＭＡＧＭＡ的操作１、创建专案建构实体模型模流前处理实体切网格参数设定模流后处理结果分析相应对策图（2_1）图（2_2）图（2_3）图（2_4）图（2_5）专案名称.stl档说明：图（2_1）打开桌面图标 project 菜单 create project 出现新对话框图（2_2）选择Iron casting 铸铁模组选择结果存放路径（MAGMAsoft 下）取解析方案名称回车键 OK 出现新对话框图（2_3）默认系统选择直接按红框所标的键，直到图（2_4）,按OK 键结束创建专案操作。

如图（2_5）的路径，把建立好的.stl 档存在CMD 文件夹下。

２、前处理2－1 、材质群组介绍图（2_6）在载入时一定要确保重力方向向上，如图（2_6）所示。

一般在实体建模时便给出正确的重力方向。

如果方向错误也可在MAGMA 内修改。

（见后面说明）砂模可以在建构实体时绘出，也可以在MAGMA 内绘制出。

后面有进一步说明。

2－2、OVERLAY 原理１、砂模（sandm ）２、灌口（inlet ）３、浇道（gating ）４、浇道（gating ）５、冒口（feeder ）６、冒口（feeder ）７、入水口（ingate ）８、入水口（ingate ）９、砂芯（core ）１０、冷铁（chill ）１１、铸件（cast ）InletGatingGatingFeederCorechillIngateZ 轴正向图（2_7）图（2_8）在建构实体时有一些区域重合。

Magma操作流程

划分单元格出现蓝色的数量划分单元格出现黄色的数量
19
黄色单元
INLET的被划分为3层如何分辨?
蓝色单元
20
三.simulation(模拟参数输入及计算)
根据产品选择是否需要压力计算
批量生产预测压力预测后处理准备
选择完OK到下一步
21
1.material definitions(材料组材料定义)
计算填充填充效率
一般设置为90%或95%
喷雾过程设置
可设置上下模同时完成一动作
模拟结果输出参数记录设置
47
19.Spray definitions(喷雾定义)
要求:喷雾与吹气的总时间应≦合模时间(实际打货时只能小于那是因为喷头需要上升动作的时间)。
48
20.Storing data definitions(存储数据定义)
38
10.Core open definitions(开模定义)
选择要求:薄壁产品通常会选择Biscuit;厚壁零件通常会选择Cast。
39
11.Channel definitions(冷却运水定义)
模具冷却条件的控制:通常会选择Time(0-3600的意思是:冷却水道是一直开着的) 。
冷却水无间断地开着
定义好OK到下一步
23
3.heat transfer definitions(热传导系数定义)
浇铸合金材料的展开图从inlet到biscuit选择“c7000”定义热传导系数
定义好OK到下一步
24
二.HPDC calcularor(高压压铸模拟参数计算)
OK到下一步
25
1.Geometry data(几何参数)
9

magmasoft后处理查看

MAGMASOFT®Version 4.4MAGMAviewerViewing Presentations of MAGMASOFT®Simulation ResultsManual2MAGMA VIEWER 4.4 M ANUALThis manual supports MAGMASOFT® 4.4. No part of this document may be reproduced in any form or by any means without prior written consent of MAGMA GmbH.The use of the software described herein is restricted by a license agreement between MAGMA GmbH and the licensee.MAGMA and MAGMASOFT®, MAGMAiron, MAGMAdisa, MAGMAwheel, MAGMAhpdc and sim-ilar names are registered trademarks of MAGMA GmbH. The trademarks of all other products in this document are claimed as the trademarks of their respective owners.The information in this document is subject to change without notice.The information in this publication is believed to be accurate in all aspects; however, MAGMA does not assume responsibility for any consequential damages resulting from its use. The infor-mation contained herein is subject to change. Such changes may be incorporated through revi-sions and / or new editions.© Copyright 2006MAGMA G IESSEREITECHNOLOGIE G MB HK ACKERTSTRASSE 11D-52072 A ACHENG ERMANYT EL.: +49 / 241 / 88 90 1- 0F AX: +49 / 241 / 88 90 1- 60I NTERNET: E-MAIL: MAIL@MAGMASOFT.DET ABLE OF C ONTENTS3 Table of Contents1Introduction (5)1.1What is MAGMAviewer (5)2Licensing Procedure (7)3User Interface (11)3.1Short Overview – First Steps (11)3.2Importing a Presentation (12)3.3Functions – Overview (20)3.3.1General Handling (20)3.3.2Slide and Tree Navigation (20)3.3.3Files (21)3.3.4Windows (21)3.3.5Views (22)3.3.63-D Tools (22)3.4Example for a Presentation Tree (23)3.5Models and Animations (24)3.6Running Animations and/or Image Sequences (24)4Table of Figures (27)4MAGMA VIEWER 4.4 M ANUALC H. 1: I NTRODUCTION5 1Introduction1.1What is MAGMAviewerMAGMAviewer is a free software tool that allows running a presentation of MAGMASOFT® results quickly and easily within companies as well as with customers, suppliers, and designers. MAG-MAviewer enables the presentation of results composed with the MAGMAcomposer.A presentation created with MAGMAcomposer can only be displayed in MAGMAviewer after the data has been exported from MAGMAcomposer and packed into a MPZ file. You must then import this file into the MAGMAviewer.In the following, the term "presentation" is applied to a sequence of any number of MAGMASOFT®result images and further objects that have been generated from simulation results and composed to the presentation within the MAGMAcomposer. Usually, such a presentation is a collection of 3-D and 2-D results, 3-D and 2-D animations, and text elements.The file formats that are used by MAGMAviewer/MAGMAcomposer for storing and further pro-cessing of presentations are proprietary formats. This means that they can be used within MAG-MAviewer/MAGMAcomposer and MAGMASOFT® only, but not in any other presentation software.A full explanation of how a presentation is created is supplied in the MAGMAcomposer 4.4 Man-ual.6MAGMA VIEWER 4.4 M ANUALC H. 2: L ICENSING P ROCEDURE7 2Licensing ProcedureWhen you open the MAGMAviewer program for the first time, you will be prompted to enter the license information – normally sent by E-mail after submitting the download request on the MAG-MASOFT® website (Fig. 2-1 and Fig. 2-2).Fig. 2-1: Viewer licensing window8MAGMA VIEWER 4.4 M ANUALFig. 2-2: Viewer licensing window and license informationIf your licensing procedure fails, an error message appears and MAGMAviewer will terminate (Fig. 2-3 and Fig. 2-4).C H. 2: L ICENSING P ROCEDURE9Fig. 2-3: Viewer licensing window after invalid licensing procedureFig. 2-4: Licensing procedure failedThe main interface of the MAGMAviewer opens if your license information was correct (Î Fig. 3-1, page 11).10MAGMA VIEWER 4.4 M ANUAL3User Interface3.1Short Overview – First StepsAfter the MAGMAviewer has been opened, the main interface of MAGMAviewer appears (Fig. 3-1).Fig. 3-1: Main MAGMAviewer window (no presentation started)In order to display a presentation (that has been created with MAGMAcomposer) in the MAGMA-viewer software, the data has to be imported first of all, i.e. all necessary data and files have to beunpacked (similar to extracting ZIP files) and saved to the hard disc. Once the presentation has been imported (a presentation file in MP format is available on your disc), it can simply be opened.ÖTo open a presentation, click on the folder symbol or choose 'File' Î 'Open'. The main inter-face of MAGMAviewer appears like in Î Fig. 3-9, page 18.3.2Importing a PresentationÖTo import a presentation: Choose 'File' Î 'Import' or click on the Import symbol.ÖThe MAGMAviewer Import Wizard opens. In the following, you find all wizard windows with explanations.Fig. 3-2: Importing a presentation, step 1Fig. 3-3: Importing a presentation, step 2ÖChoose the presentation that you want to import (Fig. 3-3).Fig. 3-4: Importing a presentation, step 3A short summary appears that includes the directory and the file name (Fig. 3-5).Fig. 3-5: Importing a presentation, step 4If the chosen directory for the import already exists, "Next>" in Fig. 3-5 is not active, and the fol-lowing error message appears:Fig. 3-6: Error message during importÖIf you get this error message, confirm with "OK". The window in Fig. 3-5 appears. Click on "<Back", change the directory and proceed as described to continue with the import. Other-wise click on "Cancel" to cancel the import process.Fig. 3-7: Importing a presentation, step 5ÖAfter you have clicked on "Next>" in Fig. 3-5, the program unpacks all necessary data and files (Fig. 3-7).Fig. 3-8: Importing a presentation, step 6ÖClick on "Finish" to finish the Import Wizard. If you activate "Open Presentation <name>.mp"(default setting), the imported presentation will be opened immediately (Fig. 3-9).Fig. 3-9: MAGMAviewer main window with opened presentation (title slide)Fig. 3-10: MAGMAviewer main window with opened presentation (image slide)The elements and their contents of the main interface are as follows:Main window Display of entered text and/or selected graphical objectsMenu bar Pull-down menus with the MAGMAviewer functionsTool bar Buttons for quick access to the MAGMAviewer functionsPresentation tree Hierarchical structure of the components of the presentation (chapters)and their individual slides. Use the plus and minus signs to unfold andminimize the tree.3.3Functions – Overview3.3.1General HandlingThe functions of MAGMAviewer are available via the following access modes. You can often choose from several access modes (e.g. choose the menu entry or the quick access button for the desired function).•Menu entries •Buttons •Key shortcuts •Pop-up menus (right mouse button)3.3.2Slide and Tree NavigationThe arrows located in the status bar to the left and right of the slide title have the following actions assigned (starting from the left):•Change to the first slide of the presentation and display of its contents •Change to the previous slide and display of its contents •Change to the next slide and display of its contents •Change to the last slide and display of its contents Status bar Information on the presentation, active slide, navigation tools (Î Ch.3.3.2, page 20, Î Ch. 3.6, page 24)!Not all access modes are always explained in this manual. Quite often, it is referred toone mode only.C H . 3: U SER I NTERFACE 213.3.3FilesFunctions of the buttons (from the left to the right, including "tool tip" and corresponding menu en-try):3.3.4Windows•Open presentation (Ctrl+O)'File' Î 'Open'Opens an existing presentation •Import'File' Î 'Import'Imports a presentation •Sidebar left'Window' Î 'Sidebar left'Shows presentation tree on the left of the main window •Sidebar right'Window' Î 'Sidebar right'Shows presentation tree on the right of the main window •No sidebar'Window' Î 'No sidebar'No presentation tree is shown22MAGMA VIEWER 4.4 M ANUAL3.3.5ViewsThese functions are available for models and animations only.3.3.63-D ToolsThese functions are available for models and animations only.With these functions, you assign certain actions to the mouse:•Show an isometric view (F5)'Window' Î 'Sidebar left'Shows model/animation in isometric view •Show a top view (F6)'Window' Î 'Sidebar right'Shows model/animation from above •Show a front view (F7)'Window' Î 'No sidebar'Shows model/animation from the front •Show a right view (F8)'Tools' Î 'View / Right'Shows model/animation from the right•No actions 'Tools' Î '3D' Î 'No actions'(No action)•Activate rotate 'Tools' Î '3D' Î 'Rotate'Rotates view by clicking and dragging the mouse •Activate panning 'Tools' Î '3D' Î 'Translate'Pans (moves) view by clicking and dragging the mouse •Activate zoom 'Tools' Î '3D' Î 'Zoom'Zooms view by clicking and dragging the mouse •Zoom to fit all'Tools' Î '3D' Î 'Fit all'Zooms view to fit the main windowC H. 3: U SER I NTERFACE233.4Example for a Presentation TreeFig. 3-11 shows a sample presentation tree.Fig. 3-11: Presentation treeAs you can see, each slide has an individual symbol assigned in the presentation tree. There are slides containing text only (title slide or text slide), slides containing graphical objects only, and slides containing both. Furthermore, each of the various graphical objects has an individual sym-bol allocated to allow an easy distinction (Fig. 3-12).24MAGMA VIEWER 4.4 M ANUALFig. 3-12: Icons of various graphical objectsFurther details about the different objects can be found in Ch. 3.1, page 19 of the MAGMAcom-poser 4.4 Manual.3.5Models and AnimationsGenerally speaking, each model corresponds to an image, and each animation corresponds to a sequence. Images and sequences can "only" be displayed or run within MAGMAviewer, but not edited any further. Models, on the other hand, are equipped with additional internal information and can be processed with the View and 3D functions that are explained in Î Ch. 3.3.5, page 22 and Î Ch. 3.3.6, page 22. The same holds true for animations. This means that – like in the post-processor of MAGMASOFT® – you can e.g. freely choose the view, angle, and any zooming area as you wish.3.6Running Animations and/or Image SequencesFig. 3-13: Status bar for animations and/or image sequencesFig. 3-13 shows the status bar for slides containing animations and/or image sequences. You can use the slider to select individual results within the animation / image sequence.If you want to run the animation, proceed as follows:C H. 3: U SER I NTERFACE25•Click on the arrow on the left. The images of the animations and/or image sequences areplayed, and the slider moves from the left to the right with those time steps that you have de-fined via the input field on the right. Whilst the animation is running, a pause button appears instead of the arrow.•If you want the animation or the image sequence to be paused, click on the pause button.Whilst the animation is paused, the play arrow appears instead of the pause button. If you click on the arrow, the animation continues.•If you want to stop the animation, click the rectangle placed next to the arrow. If you click on the arrow again, the animation will start from the beginning.•If you want to repeat the animation in an infinitive loop, activate 'Loop' (click on the checkbox, the box must be ticked). If you want to deactivate the loop, untick the box.•You can define the time steps between the images of the animation (in milliseconds) via the small arrows or the input field on the right of the bar. If you choose 'Auto' (like in Fig. 3-13), the animation runs as fast as the capacity of your computer allows.•If you run an animation that is based on models ('Animation' entry in the result browser), you can edit all images during the animation with the View and 3D functions, e.g. rotate, pan, and zoom.26MAGMA VIEWER 4.4 M ANUALC H. 4: T ABLE OF F IGURES27 4Table of FiguresFig. 2-1: Viewer licensing window (7)Fig. 2-2: Viewer licensing window and license information (8)Fig. 2-3: Viewer licensing window after invalid licensing procedure (9)Fig. 2-4: Licensing procedure failed (9)Fig. 3-1: Main MAGMAviewer window (no presentation started) (11)Fig. 3-2: Importing a presentation, step 1 (12)Fig. 3-3: Importing a presentation, step 2 (13)Fig. 3-4: Importing a presentation, step 3 (14)Fig. 3-5: Importing a presentation, step 4 (15)Fig. 3-6: Error message during import (15)Fig. 3-7: Importing a presentation, step 5 (16)Fig. 3-8: Importing a presentation, step 6 (17)Fig. 3-9: MAGMAviewer main window with opened presentation (title slide) (18)Fig. 3-10: MAGMAviewer main window with opened presentation (image slide) (19)Fig. 3-11: Presentation tree (23)Fig. 3-12: Icons of various graphical objects (24)Fig. 3-13: Status bar for animations and/or image sequences (24)28MAGMA VIEWER 4.4 M ANUAL Notes。

magma压铸模拟操作实例说明

目录 35
步骤四：设置排气道（一般设在金属液最后填充处）
A.选择菜单special 中的set ac（注意起点全部连载渣包或排料道上，末端在模具外） B.在绘制窗口内确定x,y,z坐标点，回车。
目录 36
步骤五：确定轨迹点（一般设在浇道位，见下图）
A.在菜单contrl point 中选择tracer B.在绘图窗内确定 x,y,z坐标点，回车
目录 9
9）将产品装入，保证产品与模图重合。并且要注意分型面的位置要选择适当。
点选此按钮
第一步点选装配按钮
目录
第二步打开产品文件
第三步按产品在模具中的具体位置装配。
10
10）建立子零件，子零件名称须与magma模拟软件材料名相同，如流道用gating，内浇口用ingate，溢流口用verflow01，渣包用overflow02，排料槽用overflow03,运水用cooling，料柄用biscuit以及模拟使用的专用材料inlet，等。其中运水要求每条回路为一子零件，如cooling01， cooling02 … 。
MAGMA4.2模拟操作
目录
一.3D模型准备
1.模型绘制用软件---------------------1 2.模型内容------------------------------2 3.3D模型的绘制方法-----------------3
二.模拟
1.项目--------------------------------15 （2）创建新项目----------------------16 （3）创建旧项目的新版本-----------22
目录 6
5）建立新组件，注意采用公制。
目录 7

magma分析报告

magma分析报告目录magma分析报告 (1)引言 (1)背景介绍 (1)目的和意义 (2)Magma的概述 (3)Magma的定义 (3)Magma的特性 (4)Magma的应用领域 (5)Magma的分析方法 (5)数据收集 (5)数据处理 (6)数据分析 (7)Magma的优势与劣势 (8)优势分析 (8)劣势分析 (9)Magma的案例分析 (10)案例一：Magma在地质勘探中的应用 (10)案例二：Magma在火山研究中的应用 (11)案例三：Magma在岩浆运动预测中的应用 (11)结论 (12)对Magma的总结 (12)对未来发展的展望 (13)参考文献 (14)引言背景介绍随着科技的不断发展和社会的不断进步，数据分析在各个领域中扮演着越来越重要的角色。

数据分析的目的是通过收集、整理、分析和解释数据，从中获取有价值的信息和洞察力，以支持决策制定和问题解决。

在这个信息爆炸的时代，数据分析成为了企业和组织获取竞争优势的重要手段之一。

然而，随着数据量的不断增加和数据类型的多样化，传统的数据分析方法已经无法满足对大规模数据进行高效处理和深入挖掘的需求。

为了应对这一挑战，许多新的数据分析技术和工具被开发出来，其中之一就是Magma。

Magma是一种基于GPU（图形处理器）的高性能计算软件库，专门用于大规模数据分析和科学计算。

它由斯坦福大学的计算机科学家开发，并于2011年首次发布。

Magma的目标是利用GPU的并行计算能力，加速各种数据分析和科学计算任务的执行速度。

GPU最初是为了图形渲染而设计的，但随着计算机图形学的发展，GPU的计算能力逐渐得到了充分的发挥。

相比于传统的中央处理器（CPU），GPU具有更多的计算核心和更高的并行计算能力，能够同时处理大量的数据和任务。

这使得GPU成为了处理大规模数据和复杂计算的理想选择。

Magma利用GPU的并行计算能力，通过将数据分析和科学计算任务划分为多个小任务，并在GPU上同时执行，从而大大提高了计算速度。

铸造模拟软件MAGMA操作教程.pptx

4_3 options
砂的透气性 (YES)
解箱
书山有路
控制类型 1、温度 2、时间
（FJW 用时间控制）
1、选择欲设置组
再此修改
设置
图（4_3）
由时间控制抓取图片
4_4
填充设定（filling definition）
设置方式：0 12 0.5 表示从 0 秒到 12 秒

每 0.5 秒抓取一张图片
24
书山有路
五、数据库（DATABASE）
DATABASE 的子菜单划分了不同的群组：Material：包含各种物件的材质（铸件、砂模、砂芯、冷铁等） HTC：热传导的类别及参数信息 Filter：过滤网片等等
2－7、设置点
4、点取Ｘ、Ｙ坐标
１、控制点模组
５、点取Ｚ坐标
图（2_14）
３、点取的方式２、热点
２、流迹点（TRACER）
流迹点选择在 inlet 下，２０个点左右。热点选择在入水口相连的铸件内，选择热点时步骤２替换为 THERMO。
设置完成之后，选择图（2_9）中的 SAVE ALL AS1 存档。然后离开界面进行下一动作。
书山有路
2、点击进入后处理
1、运算结束后按 dismiss 退出来。
在 Material 里选择要显示的物件。
17
书山有路
Results 里有所设置的计算结果：Filling、 Solidification、Stress、Tracer 等。在这里能看到最终的结果。
以不同的颜色梯度表示补缩的效果比率。
Material trace 观察溶接情况：
收缩效果放大倍数
12 3

MAGMASOFT 铸造仿真软件介绍

【软件介绍】MAGMA SOFT铸造仿真软件MAGMA SOFT铸造仿真软件是全球最佳的压铸铸造软件工具，为铸造业提供改善铸品品质，制程条件，降低成本，增加竞争力的唯一选择。

铸型的充填、凝固、机械性能、残余应力及扭曲变形等的模拟为全面最佳化铸造工程提供了最可靠的保证。

以往只有对铸造工程参数及铸造质量的影响因素有透彻的了解，才能使铸造工程师对生产高质量的铸件拥有信心。

传统的方法对铸造工程的最佳化工作既耗资又费时，时程的压力使得很多铸造工程无法发挥全面的潜力。

MAGMASOFT软件中的专用模块满足您独特的需求。

MAGMA standard 标准模块包括 :Project management module 项目管理模块Pre - processor 分析前处理模块MAGMA fill 流体流动分析模块MAGMA solid 热传及凝固分析模块MAGMA batch 制程仿真分析模块Post - processer 后处理显示模块Thermophysical Database 热物理材料数据库MAGMA lpdc 低压铸造专业模块MAGMA hpdc高压铸造专业模块MAGMA iron铸铁铸造专业模块MAGMA tilt 倾转浇铸铸造专业模块MAGMA roll-over浇铸翻转铸造专业模块MAGMA thixo 半凝固射出专业模块MAGMA stress 应力应变分析模块MAGMA disa 制程模块使用MAGMASOFT铸造仿真软件则是最经济、最方便的方式，它为以最低的成本生产高质量的铸件提供正确有效的解决方案。

MAGMASOFT铸造仿真软件的应用︰;铸造部件设计的开发;最佳化生产制程;新模具的生产;现有模具及铸型的更新;能源及材料方面的需求;清理工耗及费用;质量控制及完善工程档案;报价交货及时;以模拟结果获致客户信心，取得市场利基MAGMA SOFT直接协助工程师达成下列目标︰;铸造工艺及铸造材料的最佳化选择。

magma参数设置

1.2.5参数设置一般流程：模型、过程计算选择—材料设置—传热系数定义—特殊工艺设置—充型定义—凝固定义—应力定义—准备仿真内容。

具体操作如下：1.模型与场的选择金属模(permanent)和砂模(sand mold)。

金属模只有批次执行（循环）和应力计算，砂模有充型计算、凝固计算、应力计算。

2. 材料设置1）选择材料类型；2）点击select data；3）选择具体材料。

[+]材料丛集(material class)是可展开和收合的(expand、hide)；[-]材料群组(material group) 是不可展开和收合的。

若要定义材料：[+]是对整个材料组定义相同材料；[-]对个别材料定义。

图 1.2.5-2材料设置4）举例：对Cast Alloy定义材料,先点选[+] Cast Alloy在点select data ,出现database对话框。

如：图 1.2.5-3 材料选择Cast Alloy材料定义完ok后,下列材料参数自动显示在视窗内：Liquidus temperature (液态温度)Solidus tempeature (固态温度)Initial temperature (初始温度)根据需要，点下面parameter按钮，改变初始温度。

3. 传热系数定义1）选择材料组接触对；2）点击select data；3）选择具体传热系数。

图 1.2.5-4传热系数定义方法：鼠标左键点选材料群组接触对，按住shift键可多选材料对,然后指定HTC。

可以按鼠标中键跳出HTC视窗或点选select data,内定的database是MAGMA。

4. 特殊工艺设置1）弄清各项含义；2）选择需要定义的选项；3）选择该项的parameters ；4）在parameters 中出现的界面中进行设置；5）点击YES。

以下是各项含义：图 1.2.5-5铸造方法、工艺cosworth process 设置界面如下：图 1.2.5-6 cosworth process 设置界面5. 充型定义图 1.2.5-7充型设置1）use solver（求解器）选择：solver 1 ─采用的热能方程式不允许热通过自由表面，所以不适合有喷射效应的流动，比较适合简单的底注方式。

magma结果演示

1.2.7 结果演示进入postprocessor on geometry ，界面如下图：图 1.2.7-1 后处理界面1. 键的功能与使用1）剖视功能（1）X Y Z、Screen、Angle、Vector等多种方式（可以组合使用）；其中X Y Z、Screen、Angle也可以进行动态剖切。

X Y Z，移动X、Y、Z方向上任意一个滑块来进行铸件内部观测。

Screen，移动滑块可以从正对面对铸件进行剖切。

Angle，定义某一点为旋转点后，移动滑块可以对剖面进行旋转剖切。

Vector，定义剖切的坐标面。

操作步骤：1.从XYZ、Screen、Angle、Vector中选择一种剖切模式；2. 点击Active 激活该选项；3. 根据个人需要移动滑块或者进行播放观看。

如下图：图 1.2.7-2剖视功能(2）Slice 也属于剖切功能；静态、动态方式均可以。

注意：打开剖切功能都需要选择Active ，激活该选项后，根据个人需要进行观测。

2) Procrot 倾转浇注，可以设定模具不动，便于查看结果。

适用于倾斜浇注中。

3) rotates 手动旋转调整模型查看角度。

操作步骤：(1) 选择X 、Y 、Z 任意一项作为旋转轴；(2) 移动滑块或者点开Angle 播放，再或者选择Absolute Rtation 进行输入角度观看。

三种方式根据个人需要进行选择。

如图：图 1.2.7-3 旋转模型4）images查看或生成结果图片。

操作步骤：(1) 从format 中选择存储视频文件格式；(2) 从name 中选择要制作的过程文件，点击Add Result 添加；(3) 选择save 进行命名保存；(4) 点击Generate 执行结果存储。

如图：图 1.2.7-4 制作图片、视频5) views保存查看模型角度，以便下回调用。

6) light调整查看模型的光亮强度和角度。

7) animation动画演示。

操作步骤：(1) name 中选取需要观看的过程，点击Add Resule 添加；(2) 点击Active 激活该选项；(3) 从 fast mode(单次) 和loop mode（连续）选择播放模式；(4) 点击start，即可观看动画过程。

magma介绍

铸型的充填、凝固、机械性能、残余应力及扭曲变形等的模拟为全面最佳化铸造工程提供了最可靠的保证。

以往只有对铸造工程参数及铸造质量的影响因素有透彻的了解，才能使铸造工程师对生产高质量的铸件拥有信心。

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MAGMA standard 标准模块包括:Project management module 项目管理模块Pre - processor 分析前处理模块MAGMA fill 流体流动分析模块MAGMA solid 热传及凝固分析模块MAGMA batch 制程仿真分析模块Post - processer 后处理显示模块Thermophysical Database 热物理材料数据库MAGMA lpdc 低压铸造专业模块MAGMA hpdc高压铸造专业模块MAGMA iron铸铁铸造专业模块MAGMA tilt 倾转浇铸铸造专业模块MAGMA roll-over浇铸翻转铸造专业模块MAGMA thixo 半凝固射出专业模块MAGMA stress 应力应变分析模块MAGMA disa 制程模块使用MAGMASOFT铸造仿真软件则是最经济、最方便的方式，它为以最低的成本生产高质量的铸件提供正确有效的解决方案。

magma数据查看

操作步骤：1.主界面中选择 Database,界面如下：组的选择图 1.2.9.1-1 数据库界面2. 选择 Dataset 查看数据类型如下：这两项是什么参数类型？图 1.2.9.1-2 数据库类型数据从上往下挨次是：材料(Material)；两种材料的界面换热系数(HTC)；环境边界条件(Boundary)；过滤片(Filter)；几何实体(Geometry)；浇包(Ladle)；塞子(Plug)；压铸机(HPDC-Machine)；迪砂造型机(DISAMATIC-Machine)；Strangguss - Anfahrprotokoll，不清晰；Expression，不清晰；优化模板(Template)；热处理过程(Heat Treatment Process)；实际照片比对(Real Reality Realizer)，指显微组织的金相照片；Pump 不清晰。

什么参数类型？意思：泵。

3. 根据需要选择数据类型：1)材料属性，选择 Material。

点击 viwe，材料属性如下：基本信息几何参数热传导系数密度热熔不同温度固相分数热焓流动系数流变能力杨氏模量屈服应力泊松比热扩散系数硬度系数合金成份图 1.2.9.1-3 材料属性2)材料之间传热系数：随温度变化的传热系数。

图 1.2.9.1-4 传热系数3)边界条件属性：包括默认环境温度、辐射率、对流系数、有效传热系数。

根据查看需要自行选择。

图 1.2.9.1-5 边界条件4) 过滤网：速度随压力变化；过滤网参数。

图 1.2.9.1-6 过滤网属性5)几何体属性包括：几何体形状，几何描述。

图 1.2.9.1-7 几何体属性6)压铸机属性图 1.2.9.1-8 压铸机属性7)迪砂机属性这三项什么意思？图 1.2.9.1-9 迪砂机属性8) 优化模板类型模型高度模型宽度最小模型厚度最大模型厚度传送带长度最大冷却时间图 1.2.9.1-10 优化模板类型9)热处理图 1.2.9.1-11 热处理类型10)晶相组织照片对照：样品、合金常量。

MAGMA操作教程

MAGMA操作教程一、基本操作流程建构实体模型 CAD ModelCAD Model模流前处理 PreprocessorPreprocessor实体切网格 MeshingMeshing参数设定 ParametersParameters模流后处理PostprocessorPostprocessor结果分析AnalysisAnalysis相应对策DecisionDecision图,1_1,建构正确的实体模型是进行分析工作的关键。

把实体分为不同的组～转换为.stl档～为MAGMA分析做好准备。

如图,1_1,所示:黑色字体是使用MAGMA的操作步骤,红色字体是分析的前期工作和后期对策。

二、,,,,,的操作,、创建专案图,2_1, 图,2_2,1图,2_3, 图,2_4,专案名称.stl档图,2_5,说明:图,2_1,打开桌面图标 project菜单 create project 出现新对话框图,2_2,选择Iron casting铸铁模组选择结果存放路径,MAGMAsoft下, 取解析方案名称回车键 OK 出现新对话框图,2_3,默认系统选择直接按红框所标的键～直到图,2_4,,按OK键结束创建专案操作。

如图,2_5,的路径～把建立好的.stl档存在CMD文件夹下。

,、前处理2,1 、材质群组介绍2,、砂模(sandm)Z轴正向 ,、灌口(inlet) Inlet,、浇道(gating),、浇道(gating)Gating ,、冒口(feeder) Gating,、冒口(feeder),、入水口(ingate),、入水口(ingate),、砂芯(core),,、冷铁(chill),,、铸件(cast) FeederCore Ingatechill图,2_6,在载入时一定要确保重力方向向上～如图,2_6,所示。

一般在实体建模时便给出正确的重力方向。

如果方向错误也可在MAGMA内修改。

,见后面说明, 砂模可以在建构实体时绘出～也可以在MAGMA内绘制出。

异构平台数学库MAGMA性能测试与分析

软件学报ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@Journal of Software,2013,24(Suppl.(2)):118−126 +86-10-62562563 ©中国科学院软件研究所版权所有. Tel/Fax:∗异构平台数学库MAGMA性能测试与分析肖玄基1,3, 张云泉1,2, 李玉成1,2, 袁良1,31(中国科学院软件研究所并行计算实验室,北京 100190)2(中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室,北京 100190)3(中国科学院大学,北京 100190)通讯作者: 肖玄基, E-mail: growj@摘要: MAGMA是第一个面向下一代体系架构(多核CPU和GPU)开源的线性代数软件包,它采用了诸多针对异构平台的优化方法,包括混合同步、通信避免和动态任务调度.它在功能、数据存储、接口上与LAPACK相似,可以发挥GPU的巨大计算能力进行数值计算.对MAGMA进行了测试分析.首先对矩阵分解算法进行分析;然后通过测试结果,分析MAGMA有效的优化和并行方法,为MAGMA使用、优化提供有益的建议;最后提出了一种对于矩阵分块算法的自适应调优的方法,经过测试,对于方阵的SGEQRF函数加速比达到1.09,对于高瘦矩阵的CGEQRF函数加速比达到1.8.关键词: MAGMA;GPU;矩阵分解;优化;线性代数软件包中文引用格式: 肖玄基,张云泉,李玉成,袁良.异构平台数学库MAGMA性能测试与分析.软件学报,2013,24(Suppl.(2)):118−126./1000-9825/13030.htm英文引用格式: Xiao XJ, Zhang YQ, Li YC, Yuan L. Performance testing and analysis of MAGMA library on hybrid architecture(CPU+GPU). Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2013,24(Suppl.(2)):118−126 (in Chinese)./1000-9825/13030.htmPerformance Testing and Analysis of MAGMA Library on Hybrid Architecture (CPU+GPU)XIAO Xuan-Ji1,3, ZHANG Yun-Quan1,2, LI Yu-Cheng1,2, YUAN Liang1,31(Laboratory of Parallel Computing, Institute of Software, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)2(State Key Laboratory of Computer Science, Institute of Software, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)3(University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Corresponding author: XIAO Xuan-Ji, E-mail: growj@Abstract: MAGMA is an open source high performance linear algebra package first developed for next-generation of heterogeneous/hybrid architectures (CPUs+GPUs) with a dense linear algebra library similar to LAPACK in functionality, data storage, and interface.This paper presents performance testing and analysis of MAGMA. It first studies the matrix decomposition algorithm in MAGMA, thenprovides some useful suggestions of MAGMA usage and optimization through massive testing and source code analysis, and finallyproposes a method for auto-tuning matrix decomposition block algorithms. In this test, the speedup is 1.09 for SGEQRF of square matrixand 1.8 for CGEQRF in terms of tall and skin matrix.Key words: MAGMA; GPU; matrix decomposition; optimization; linear algebra package高性能计算(high performance computing)是计算机科学的一个分支,随着信息化社会的飞速发展,人类对信息处理能力的要求越来越高,不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需要高性能计算,而且金融、∗基金项目: 国家自然科学基金(61133005); 国家高技术研究发展计划(863)(2012AA010902, 2012AA010903); 国家重大专项核高基项目(2009ZX01036-001-002)收稿时间:2012-08-05; 定稿时间: 2013-07-22肖玄基等:异构平台数学库MAGMA 性能测试与分析119政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求也迅猛增长.除了硬件设备决定高性能计算的能力,还要有合适的基础软件来释放其能力.涵盖矩阵计算理论[1]的线性代数软件库正是发挥高性能计算系统的重要基础软件.它提供矩阵乘法、矩阵分解、特征值求解和线性方程组解法器等功能.以LINPACK 的产生为标志,线性代数库大致从19世纪70年代中期产生,从基本实现(LINPACK)到底层并行优化的实现(LAPACK),再到算法级别的并行(PLASMA [2,3]),然后随着GPU 的出现而产生的GPU 版本的线性代数库(MAGMA,CULA).如图1所示,我们可以明显看出,线性代数库软件一直随着计算机体系结构的变化而发展,它需要适应新的架构,从而发挥性能.图1 线性数学库软件发展历史本文以QR 分解为例研究CPU/GPU 异构体系架构上的MAGMA 软件包.首先对算法进行分析;然后测试MAGMA 数学库,提出优化和调优的方向;最后对矩阵分解块大小的调优提出了一种简单的自适应方法.1 MAGMA 算法架构分析QR 分解算法[1]是最基本的分解算法,也是线性代数库最重要的算法之一,广泛用于解线性方程组、求特征值、求解最小二乘问题等.矩阵A 的QR 分解为A =QR ,其中,Q 为正交矩阵,R 为上三角矩阵,一般QR 分解方法主要有Schmidt 正交化、Givens 变换和Householder 变换.本文中的算法均采用Householder 变换法. 1.1 基本QR 分解算法MAGMA 中的基本QR 分解算法如图2所示(以100×70为例).一个100×70的矩阵,根据算法选取块大小为NB ×NB =32×32.算法每一次迭代计算一个PANEL(被选为此次进行分解的列块)的分解.图2 基本QR 分解算法第1次迭代,使用CPU 的QR 分解函数lapackf77_sgeqrf 对左边的100×32大小的块进行panel 分解;然后LAPACK PLASMAACMLMKLLINPACKMAGMACULA商业版商业版商业版低层级并行算法级并行GPU 版本ScaLAPACK适合分布存储100×6100×32100×32第1次迭代100×6100×3268×32第2次迭代（a ）32×3268×32第3次迭代32×32100×3632×632×636×6100×6100×36第2次迭代（b ）32×32100×3632×6QR 分解更新已操作部分120 Journal of Software软件学报 V ol.24, Supplement (2), December 2013利用panel分解的结果对中间的100×32加以更新(使用GPU的kernel函数magma_slarfb_gpu),这两者之间串行执行.第2次迭代,首先对最右边的100×6进行更新(使用GPU的kernel函数),然后对中间的68×32进行分解(CPU 的kernel函数),这两者之间并行执行,如图2(a)所示.然后算法判断剩余矩阵列数小于32,不需要进行第3次迭代,于是把剩余的100×6也进行了更新,如图2(b)所示.第3次迭代的时候,发现剩余需要分解的矩阵已经小于块大小NB,所以使用CPU kernel函数进行分解.需要注意的是,我们主要的并行计算如第2次迭代(如图2(a))所示,即把上一次分解带来的更新与这一次的分解在CPU和GPU上并行执行.我们的图示矩阵规模过小,当矩阵规模扩大时,大量的运算均在这一步执行. 1.2 CA(communication avoiding)QR算法[5]Communication avoiding算法最近在线性代数库领域被大量研究,是矩阵分解优化的新方向,国内对此还缺乏关注.其应用在单GPU和多GPU中,均取得显著的性能提升[5].MAGMA的新版本中也使用了CA技术.高瘦矩阵因为列数相对较少,panel分解占的比例较大,而panel分解是不规整的计算,通信占的比例较大,并不适合密集计算.因而很多QR分解算法对方阵的情况表现较好,对高瘦矩阵的情况则不然.而TSQR算法通过提高并行性解决了这个问题.CAQR则在TSQR算法上进一步加以扩展,通过隐藏或者减少数据传输来减少处理器之间以及处理器与全局存储器之间的通信,以提高算法效能.TSQR(高瘦矩阵的QR分解)的分解采取完全不同以往分块算法的方式.它不直接对一整列进行分解.主要有以下两步:(1)首先把矩阵竖直地分成块,然后对每一个小块做QR分解,得到U i(即正交矩阵Q)和R i(即上三角矩阵R).(2)然后采用树型规约消去主对角元下面元素,即R1下面的元素.如图3所示中的二叉树规约,上面两个块进行规约得到U12和R12,下面两个块进行规约得到U34和R34,继续规约得到最终结果U1234和R1234.可以采用任何树形结构进行规约,例如四叉树.采用什么样的树结构取得最优性能与体系架构有关.TSQR的每一个块的操作都是独立的,显示了极高的并行性.而且block size是可调的,选择合适的大小从而匹配cache,将可以极大地提高性能.图3 TSQR和CAQR[5]肖玄基等:异构平台数学库MAGMA性能测试与分析121CAQR是在使用TSQR的基础上发展起来的.它使用TSQR来进行panel分解.因为TSQR在panel分解时是以块为单位的,那么尾子矩阵更新可以在整个panel分解完成前就开始.这去除了标准分块householder QR分解算法中的同步,增加了并行性.尾子矩阵更新有两种可选方式.第1种叫作水平更新,如图3(b)所示.它等待panel分解完成,生成所有的更新矩阵H T,向右边进行更新操作.这种方法简洁,块的更新是独立的.第2种叫作树形规约更新,如图3(c)所示.右边矩阵的树形规约更新伴随着左边panel树形规约分解的每一步.这种方法较复杂,而且对于GPU来说,它对矩阵的数据访问不规则且相对稀疏.2 MAGMA测试分析本节使用两个测试平台:平台1为两路四核Xeon 5550处理器,主频2.67GHz,内存16G,GPU为TeslaC2050,显存2687.2MB,平台2为八路八核Xeon7550处理器,主频2GHz.平台1单精度浮点性能总和为1.2TFLOPS,平台2为1.02TFLOPS,二者差距不是很大.测试软件为MKL 10.1.1.019,PLASMA 2.4.5(调用LAPACK3.4.0中的自带BLAS),MAGMA 1.1.0(调用GOTOBLAS2和CUBLAS4.2.9),CULA R14(调用CUBLAS 4.2.9).MAGMA中,QR分解的矩阵存放在CPU内存或者GPU内存均可.因为GPU承载的计算量较大,我们的计算规模也比较大,为了得到较好的性能,在测试中我们选择把矩阵存放在GPU的内存中.2.1 与CPU数学库的性能对比为了增加软件包之间对比结果的可靠性,我们在此添加了LU和Cholesky分解的情况.MKL和PLASMA 均运行在CPU(64核)平台上,MAGMA运行在GPU(C2050)平台上.需要说明的是,MAGMA中的Cholesky分解(图示的spotrf函数)因为自身测试函数的BUG问题在矩阵规模为15 000和17 000的情况下无法得到结果.根据图4和表1,我们得到如下分析:首先,对于QR和LU分解,在两个系统的浮点性能接近的情况下,在各个规模下,MAGMA的性能均好于MKL和PLASMA,加速比达到1.3以上(见表1)(需要注意的是,GPU平台仅使用一块Tesla C2050 GPU就达到了1T的性能,性价比非常高).对于Cholesky分解的情况,MAGMA却比MKL要差一点,这可能是因为MAGMA 对于Cholesky分解做得不够,内核等优化得不好所示.其次,MKL的LU分解在CPU平台的性能达到777.46 GFLOPS,达到理论峰值1.02TFLOPS的76%,这已经很接近SGEMM在CPU平台的实测性能峰值810.13GFLOPS,所以除非GEMM的性能继续提升,否则,QR分解的整体性能不可能继续提升.而GEMM继续提升的空间已经很小.反观MAGMA,性能峰值为Cholesky的656.39GFLOPS,占系统峰值1.2TFLOPS的55%,所以对于QR,LU,Cholesky,在GPU上优化提升的空间比较大.我们可以看到,通过调用高度优化的BLAS的CPU上的数学库的性能已经接近机器性能,提升空间不大.GPU开发的数学库是潜在的提升性能的重要手段,尤其是随着GPU的蓬勃发展,浮点计算性能飞速提升.表1 MAGMA,MKL,PLASMA性能对比MAGMA MKL PLASMA峰值性能GFLOPS 峰值性能GFLOPS加速比MAGMA/MKL峰值性能GFLOPS加速比PLASMA/MKLQR 625.68 463.80 1.35 76.08 8.22 LU 579.87 418.28 1.39 56.37 10.29 Cholesky 656.39 777.66 0.84 79.14 8.29122 Journal of Software软件学报 V ol.24, Supplement (2), December 2013图4 CPU数学库性能对比和相对MAGMA的加速比2.2 GPU数学库性能对比由图5我们看到,MAGMA总体性能好于CULA.在矩阵规模较小的情况下,CULA与MAGMA相差不大,甚至超过MAGMA,这是因为CULA的sgemm做得更好;而随着规模的扩大,MAGMA好于CULA,这是因为计算量增大,而MAGMA新近采用CA算法避免了通信,隐藏了延迟,提高了并行性,从而使性能得到了提升.平均加速比为1.4.图5 GPU数学库性能对比和加速比2.3 矩阵胖瘦的影响如图6所示,矩阵行数为20 000,列数从1000~17000(由于受到显存大小的限制,无法进行更大规模(大于肖玄基等:异构平台数学库MAGMA 性能测试与分析12317 000)的测试).首先,刚开始的时候加速比并不是很明显,二者的性能值较为接近,这是因为起始时的计算量太小,而两个系统的浮点计算能力又很强,主要时间用在数据传输上,数据传输时间差别不大,大概均为0.4s(矩阵规模为1 000时),计算能力的差距体现不出来.然后,当矩阵列数逐渐加大,当增大到4 000时我们可以看到,加速比为最大,约为2.5,这个时候就体现出MAGMA 矩阵分解中使用TSQR(tall and skin QR)[5]算法的好处,这种算法对于高瘦矩阵有更好的表现.最后,当矩阵规模大于4 000时,加速比逐渐降低,最后达到1.2~1.3的水平,稳定下来.这是因为随着矩阵列数的增多,即矩阵变得越来越胖,起决定因素的是矩阵乘的操作.对比的结果显示了二者矩阵乘SGEMM 函数的性能和机器的浮点计算性能.综上我们可知,MAGMA 很适宜计算高瘦矩阵的分解.图6 矩阵胖瘦对性能的影响和加速比3 矩阵BLOCK 大小的自适应调优3.1 实测性能图7是实际测试得到的在各个矩阵规模(1000×1000~10000×10000)下,算法性能随着分块大小的变化示意图.图7 单精度QR 分解和双精度QR 分解实测性能观察图7中单精度的情况(双精度类似).首先从矩阵规模来看,当矩阵规模较小时(小于2 000),SGEQRF 性能稳定且较低,原因是数据量太小,计算在短时间内完成,函数启动时间占总时间比例较大.其次,SGEQRF 性能随着分块的增大总体上呈简单的上升然后下降趋势,主要是因为较小的分块导致系统把大量时间花在分块和任务划分上,而过大的分块会使块数目减少从而导致并行度不够,所以必须找到适中的分块.另外,虽然随着块大小的增加,性能上升到较高后总体的性能在一定范围内发生变化,但是会出现抖动.例如,当矩阵规模为 10 000时,分块大小NB 为128,性能为512.6GFLOPS,但若增加分块大小NB 为144,则性能仅为456.9,性能差距达到11%.然而,随着分块大小继续增加,当NB 为192时,性能为535.33,性能上升17%,因此,进行分块调优具有重要的应用价值.10002000300040005000600070008000900010000Sgeqrf_gpu600500400300200100016 80 144 208 272 336 400 454 496性能:g f l o p sDgeqrf-gpu300250200150100501000 2000 3000 4000 5000 60007000性能:g f l o p s分块16 80 144 208 272 336 400 454 496分块124Journal of Software 软件学报 V ol.24, Supplement (2), December 20133.2 自适应调优-混合调优法 3.2.1 算法简介目前,稠密矩阵采用的自适应策略主要有3种模型[4]:生成和测试模型(generate-and-test model)、性能分析模型(analytical performance model)、忽略缓存模型(cache-oblivious model)[6].生成测试模型,顾名思义,即使用测试的方法(简单的穷举等都可归于这一类)找到优化的参数.性能分析模型的主要手段是分析,分析当前软、硬件环境(体系结构,编译器等)或者代码的特点(例如,计算密集型还是访存密集型),得到好的参数值.忽略缓存模型方法是对块规模递归减小然后测试.该方法借鉴以往的性能分析方法和生成测试方法,对分块大小提出了一种适合MAGMA 架构的混合调优方法.性能分析:CUDA 实际执行时,block 中线程以warp 为单位,warp 大小是32,也就是32个thread 会被群组成一个warp 来一起执行;同一个warp 里的thread 会以不同的数据执行同样的指令.而如果block 里面的thread 数量不是32的倍数,比如说thread 数目是70的话,就会有3个warp:0-31,32-63,64-69.由于最后一个warp 里只剩下6个thread,所以其实在计算时,就相当于浪费了26个thread 的计算能力.TeslaC2050是一种Fermi 架构,采用双warp 调度.每一个SM 都有两个指令发送单元,可以同时让两个warp 相互独立地并发运行.Fermi 同时并发调度两个warp 的一条指令分别在16个一组的CUDA core(即SP)上进行计算,或者在16个存/取单元运行,或者4个SFU 上运行,从而提高并行度,充分发挥计算能力.这样我们可以得到:在一个GPU 核心周期,一个SM 可以完成两个warp 的计算,即64个线程的计算.综上,64的倍数为理论上的较优点,但为了涵盖较多的点,在测试时选择32的倍数为测试样本点. 生成测试:在测试部分,我们只需搜索分块大小为32的倍数的点.以矩阵大小4 000为例,首先随机选取一个测试点NB =192,标记为最优块.然后分别向两侧搜索,每边取两个值,即选择NB =160,128和NB =224,256进行测试,若出现两个值都比最优块的性能要好,那么舍弃另外一边,仅进行单边搜索,并且把最优值进行替换.虽然我们由测试数据可以看出,性能随着分块的增大呈现较为严格的先上升后下降的趋势,但是为了防止某个点出现异常,我们使用两个点的结果,以保证结果是可靠的.当然,为了防止最优点附近,两个测试值,一个比最优值好,一个比最优值差(这种情况既可能是搜索到最优点,也有可能是测试的异常或者错误造成),我们选择再增加一个搜索点,即用3个点来判断性能走势.搜索结束的标志是最优值不再发生变化. 3.2.2 实验结果(1) 方阵的情况图8展示了不同分块算法在不同规模下取得的性能.最优分块性能是实际测试的最优性能,“步长32”算法是指搜索步长为32(分块大小为32倍数).图8 性能对比结果cgeqrf_gpu900800700600500400300200100G F L O P S默认性能步长32 步长64 最优性能方阵大小1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000肖玄基等:异构平台数学库MAGMA 性能测试与分析 125图8所示对于S 精度的QR 分解,当矩阵规模为20 000时,“步长32”算法对应默认分块加速比为1.09.平均加速比为1.04.S 精度规模较大时加速比较好.对于C 精度的QR 分解函数,自适应调优相对于默认分块的最大加速比在2 000处取得,加速比为1.19.平均加速比为1.03.规模较小时加速比较好.C 精度虽然平均加速比不高,但是可以得到最优性能对于自适应调优性能的平均加速比为1,这说明,自适应调优在所测试的矩阵大小点均取得了最优性能.同时也说明,通过调优加速的空间不大,但是对于其他类型和函数有可能取得好的性能.观察第3.1节中算法性能随矩阵分块的改变可以看到,每当分块NB 为64的倍数时,性能有一个相对急速的上升,这也与我们对TeslaC2050的性能分析相吻合.只取NB 为64的倍数的点,可以得到一个简单的先上升后下降的曲线.这样就不需要考虑局部最优值,得到的结果基本上是全局最优,而且搜索速度会大大加快,称为“步长64”算法.“步长32”算法与“步长64”算法除了每次搜索的步长不同之外,更主要的区别是“步长64”算法仅仅是基于一个简单的假设:对于QR 分解,局部最优值的曲线呈现简单的先上升后下降的抛物线形式.“步长32”算法需要在局部最优值处进行繁琐的判断以避免局部最优从而达到全局最优.观察sgeqrf_gpu 可以看到,“步长64”算法已经达到最优性能,性能曲线和最优性能曲线基本吻合,但是平均加速比为1.05.对于cgeqrf_gpu,“步长64”算法也达到最优性能,性能曲线和最优性能曲线基本吻合,但是平均加速比更是只有1.02.对于方阵来说,得到的结论是:1) 自适应调优是有效的,接近实测最优值.2) 对分块大小进行调优的空间很小,已经没有调优的必要.(2) 高瘦矩阵的情况因为MAGMA 最新版本开始采用CAQR 算法;由如算法分析可知,CAQR 正是以高瘦矩阵的QR 分解算法(TSQR)为基础的,所以TSQR 的性能很重要,有必要进行调优.单精度测试行数为20 000,列数从1 000~20 000.“步长32”算法的平均加速比是1.04,最大加速比出现在列数1 000和2 000处,为1.10.“步长64”算法的平均加速比是1.05.最大加速比出现在19 000和20 000处,为1.10.总体来看,加速比都不好.原因应该是MAGMA 中单精度计算比较规则而且优化得比较好.对单精度复数精度来说,“步长32”算法的平均加速比是1.16,“步长64”算法的平均加速比是1.15.但是可以明显地看到,主要的加速出现在列数比较少的情况,主要是1 000~5 000之间,最大加速比均为1.8之多.而随着矩阵的变宽,矩阵乘法的性能对整体性能的贡献占了主要的部分,分块大小的影响不大.这说明,对高瘦矩阵进行参数调优还是很有必要的,如图9所示.图9 高瘦矩阵的自适应调优结果因此,对于高瘦矩阵,可以得到如下结论:对于矩阵很瘦的情况进行调优是有必要的;因为S 和C 精度QR 分解算法的性能在自适应调优之后达到很高的加速比,尤其是C 精度的不规则运算较多,调优性能更好.4 结论与未来工作多核计算已经普及化,由于GPU 所能提供的巨大计算性能,最新的超级计算机系统均开始采用CPUs+GPUs 异构的方式构建.可以说,硬件系统构架即将进入多核加GPU 的异构时代.CPU 的线性数学库已经126 Journal of Software软件学报 V ol.24, Supplement (2), December 2013达到系统性能峰值的约80%,很难继续提升.GPU因为其天然的高浮点计算能力,所以更适于做线性代数运算.我们根据测试可以看到:首先,MAGMA性能表现很优异,无论是对比CPU的数学库还是GPU的数学库,基本上都表现出了较好的加速比.其次,MAMGMA在使用时,如果矩阵是高瘦矩阵或者规模很大,都表现得更好,更有利于发挥GPU强大的能力.最后,我们可以看到,未来的GPU需要把显存做得更大或者在GPU直接读取内存数据方面做得更好;并且,未来的算法优化方向是减少通信,进一步地提高并行性,把CPU和GPU之间的任务分配调度做得更好,从而充分利用各部件的计算性能.我们进行了自适应调优测试,取得了一定的效果,得到的结论是:(1) 分块调优,对于高瘦矩阵进行调优是非常必要的,但是对于胖矩阵,方阵调优则是不必要的.(2) 仅仅对于一个参数(NB)的调优是不够的,调优性能空间太小,应对多个参数(与体系架构相关)进行,这样才能精细地加以控制,获得好的结果.未来工作的重点应该是:(1) 对于运算相对QR不规则的其他函数进行调优测试.(2) 进行多参数调优(对MAGMA实现类似LAPACK的针对体系架构的多参数控制).(3)MAGMA在AMD平台上的自适应调优(由于MAGMA在CUDA平台已经优化得很好,在OPENCL平台做得相对薄弱).(4) 发展针对特定平台的优化方法.References:[1] Golub GH, Van Loan CF, Matrix Computations. Beijing: Post & Telecom Press, 1996. 223−226.[2] Buttari A, Langou J, Kurzak J, Dongarra J. A class of parallel tiled linear algebra algorithms for multicore architectures. ICLTechnical Report, UT-CS-07-600, 2007.[3] Buttari A, Langou J, Kurzak J, Dongarra JJ. Parallel tiled QR factorization for multicore architectures. Concurrency Computat.Pract. Exper., 2008,20(13):1573−1590.[4] Lü ZC, Zhang YQ, Wang T, Xiao XJ. Design and implementation for PLASMA auto-tuning and performance optimizing.Computer Science, 2012,39(4):282−286.[5] Orti GQ, Orti EQ, Van Zee ECFG, van de Geijn R. Scheduling of QR factorization algorithms on SMP and multi-core architectures.Technical Report, University of Texas at Austin, Department of Computer Sciences, 2007.[6] Agullo E, Augonnet C, Dongarra J, Faverge M, Ltaief H, Thibault S, Tomov S. QR factorization on a multicore node enhancedwith multiple GPU accelerators. In: Proc. of the 2011 IEEE Int’l Parallel & Distributed Processing Symp. (IPDPS). 2011. 932−943.附中文参考文献:[4] 吕渐春,张云泉,王婷,肖玄基.PLASMA自适应调优与性能优化的设计与实现.计算机科学,2012,39(4):282−286.肖玄基(1988－),男,河南平顶山人,硕士生,主要研究领域为并行软件,计算数学. E-mail: growj@李玉成(1961－),男,研究员,主要研究领域为并行计算.E-mail: yucheng@张云泉(1973－),男,博士,研究员,博士生导师,CCF高级会员,主要研究领域为高性能计算及并行数值软件,并行计算模型,并行数据库,海量数据并行处理.E-mail: yunquan.zhang@袁良(1984－),男,博士,CCF会员,主要研究领域为并行计算.E-mail: ilpiny@。

m_map在matlab中使用及投影说明

m_map工具箱使用笔记matlab中m_map地图工具包的使用m_map工具包下载地址及英文使用说明和例子：http://www.eos.ubc.ca/~rich/map.html考虑到那些英文水平比我还低的人，故作简单的介绍如下：m_map工具包的加载：下载m-map工具箱后，要想matlab能够调用，首先必须加载。

可以先在matlab中查看当前目录，pwd。

将m_map工具箱移动到此目录（方便以后操作）。

然后输入addpath m_map工具包……（……根据具体文件夹而定）。

此时m_map工具箱加载完毕，可以调用使用。

可以help m_coast检验。

下面是m_map工具箱中常用的一些投影方式的说明：选择投影方式时定义区域命令（有些特别的例外）：m_proj('投影方式','long',[lonmin lonmax],'lat',[latmin latmax]);m_coast('patch',[a,b,c]);画海岸线。

主要是配色。

a,b,c都在［0 1］间，a,b,c都乘以255后为RGB配色方案。

当然，边线还可以加载自己想要的地图，在/dcw/上选择区域边界（有一步要选“download points”我不知道原因），下载*2pts.txt文件后：m_plotbndry('states/*','color','r'); # *为匹配下载的文件名。

m_grid格网命令。

参数有：linest设置格网线条，默认为虚线。

xticklabels（yticklabels）设置坐标上的标记方式，很少用。

xtick（ytick）格网范围（有些投影时表示格的份数）。

color 线条颜色。

yaxislocaion（xaxislocation）坐标位置，选项是right\left（top\bottom）\middle。

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第5章MAGMA结果分析

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异构平台数学库MAGMA性能测试与分析

m_map在matlab中使用及投影说明

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