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GEMS

(Geneal ElectroMagnetic Simulation)

FDTD Time domain Full 3D Parallel Processing Solver

When GEMS ?

  • 현재 시중에 나와 있는 어떠한 전자기장 해석 소프트웨어 (EM simulator)들을 이용 하더라도해석할 수 없을 만큼전기적으로(electrically) 큰 모델의 해석GEMS 시뮬레이션 소프트웨어의 Parallel processing (병렬처리/분산처리)을 통하여 상대적으로 손쉽게 빠르게 해결 할 수 있습니다.

  • 저가(low cost)의 비용으로 기존의 해석 툴들 보다 25~30배 향상된 해석속도와 뛰어난 정확성을 얻을 수 있습니다.

  • GEMS의 사용자들은 손 쉽게 사무실 또는 연구실에 보유 중인 컴퓨터들의 간단한 네트웍 구성을통한 병렬 처리 시스템을 구축할 수 있으며 필요 시 워크스테이션이나 high performanceservers를 이용한 극대화된 해석속도를 얻을 수도 있습니다. 사용자의 상황에 맞추어 현재의컴퓨터 자원을 이용한 고속의 해석 환경을 구축할 수 있으며 필요시 upgrade를 통하여 업계 최고의EM 컴퓨팅 환경을 만들어 나갈 수도 있습니다.
  • 만약 해석의 대상(problem)이 매우 복잡 하거나 multiple scale structure를 포함하는구조라면,GEMSnon-uniform mesh, conformal mesh, subgridding technique, PML boundary, SymmetricPBC (periodic boundary condition)등 다양한 meshing design과 경계조건 그리고 병열연산 기능을 통해 쉽고 빠르게 시뮬레이션을 할 수 있습니다.
  • 대형 구조나 복잡한 구조의 해석을 위해 많은 사람들은 컴퓨터의 memory를 늘리는 방식을 우선 생각 합니다.하지만 실제로는 이런 방법이 해석시간을 오히려 더욱 늘어 나게 할 수 있습니다.
    GEMS는 parallel processing의 방법과 distributed memory 기법을 사용하여 해석 속도를 대단히 효과적으로 상승 시켜주게 됩니다.

GEMS의응용분야

64-element Helix Antenna Array

MIMO Antenna

High Speed Chip

Optical Fiber Structure

Bio-Electromagnetic Analyses

Large Phased Antenna Array Simulations

Rotman Lens

Microwave Filter

GPS Antenna

Whole Human Body Simulation

Packaging Problem

Magnetic Resonance Imaging

Vivaldi Antenna

Vivaldi Array Antenna Mounted
on a Large PEC Platform

Patch Antenna Array

Waveguide Filter


    GEMS 시뮬레이션 시스템

    • GEMS Workstation(Stand alone PC용license 또는 PC를 포함하는 turnkey system)

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      GEMS Workstation 시뮬레이션 시스템은 주변에 8천만원 이상 1억원이 넘는 MOM, FEM, FIM 타입의 full 3D EM simulation 소프트웨어들과 동일한 기능의 FDTD 방식의 버전입니다.
      GEMS licene only 또는 최적의 하드웨어(PC)를 포함하는 turnkey system을 고객이 선택할 수 있습니다.

      -
      GEMS Workstation시중의 시뮬레이션 소프트웨어들 대비 50%까지 우수한 가격 경쟁력을 갖추고 있을 뿐 아니라 Full 3D EM 소프트웨어를 위한 arbitrary modeling 환경 & GUI, 다양한 CAD data의 import, mesh design & 검증, 30%까지 효율적인 메모리의 이용율, 타 툴 대비 2 - 4배까지 빠른 해석 속도, 다양한 결과의 산출 및 리포트 그리고 정확한 결과 등 모든 필요한 기능들을 제공하고 있습니다.


      -
      GEMS VALU 테크닉은 현재 출시되고 있는 CPU 에 기본 내장된 VALU (Vector Arithmatic Logic Unit)을 이용한 병열연산 기능도 제공하기 때문에 일반적인 desktop 컴퓨터를 이용하여도 16배 빠른 해석 속도를 얻을 수 있으며 T-Wave가 공급하는 GEMS turnkey system 이용 시 타 사의 시뮬레이션 소프트웨어 도입비용 대비 2/3 비용으로 50배 이상 빠른 시스템을 구축할 수 있습니다.

      GEMS VALU 테크닉 좀더 알아보기..

      GEMS Workstation (desktop) GEMS Workstation (VALU + 전용 하드웨어)

    • GEMS PC Cluster(4대 이상의 PC를 이용한 클러스터 버젼)

      -
      GEMS PC Cluster는 현재 사용자의 컴퓨터 환경에 필요한 만큼 클러스터(cluster)를 구성하여 평상시에는 PC version과 마찬가지로 단독적으로 사용하다가 큰 문제를 해석해야할 때는 연결된 클러스터의 자원( CPU/ 메모리)를 이용하여 병렬/분산처리를 하게 됩니다. 가용한 메모리의 숫자 만큼 문제를 나누어 처리하므로 빠른(현실적인) 시간내에 해석을 완료할 수 있게 됩니다.

      - 예로서 A사의 디자인 팀에 가용한 PC는 4대이며 프로세서의 종류가 Pentium-D, Core Duo x 1, Core 2 Quad x 2대로다양한 경우라면 이것을 모두 클러스터로 묶고 이용가능한4개의 CPU (12개 core)와 대략 8GB ~ 12GB 메모리를 이용할 수 있는 환경이 됩니다. 이 경우 4대의 PC 에서는 단독적으로
      GEMS를 동시에 이용할 수 있으며 공동의 문제 해결이 필요한 경우에는 모든 클러스터내 자원을 이용하여 협동을 하게 되며 임의의PC 에서도 작업이 가능합니다.

      -
      GEMS PC Cluster는 4 node 규격이 기본이며 이는 4대의 PC를 클러스터로 연결할 수 있으며 클러스터내의 32 core및 64GB 메모리까지 지원을 합니다.


      -
      GEMS PC Cluster는 사용자의 상황이나 필요 시에 따라 node를 추가할 수 있다.

      - Windows용과 Linux용이 있으며 Linux는 좀더 안정적이며 Windows 버전은 사용 및 관리가 용이 합니다.


      GEMS PC Cluster

  • GEMS Cluster(전용 서버급의 HPC - high performance computing server용버젼)

    -
    GEMS Cluster 버젼은 GEMS PC Cluster와 다르게 클러스터운용만을 위하여 클러스터링이 가능한 서버 컴퓨터등을 위한 버전입니다. 클러스터 서버 한 대에 한하여설치가 가능하며 작업은 항상 해당 서버에서만 가능합니다.


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    GEMS Cluster는 당사가 추천한 하드웨어 외에도 사용자의 임의의 high performance cluster 서버 장비를 이용할 수 있습니다.

  • GEMS Box

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    GEMS BoxGEMS software 뿐만 아니라 컴퓨터 하드웨어, gigabit ethernet switch, cluster management software등 모든 소프트웨어 및 하드웨어를 최적의 환경으로맞추어 당사에서 turnkey base 공급합니다. 그러므로 가격은 결정되어 있지 않으며상황에 맞추어 협의가될 것 입니다.


    -
    GEMS ClusterGEMS Box 제품은 구조물의 종류나 복잡도에 관계없이 10억개 이상의 mesh 구조를갖는 해석대상을 현실적인 시간 내에 해석을 수행할 수 있는 유일한 해결책입니다. 이것이 가능한 이유는 소프트웨어가 갖는 architechture와 GEMS 클러스터링을 통한 multi-processor의 이용 효율에 있습니다. GEMS는 4000개의 processor에 대한 benchmarking 테스트 해석에 있어서도 고효율의 parallel clustering을 구현한 world record를 보유한 제품입니다.

    GEMSBox-1 GEMSBox-2

GEMSBox-Eff2- GEMSBox-Eff1

Parallel Efficiency

Simulation Time

?

GEMS Box Performance

Problem size ( Unit : Cells )

Simulation time ( 1,000 time step )

100 x 100 x 100 ( 1 milllion )

13 sec.

200 x 200 x 200 ( 8 milllion )

59 sec.

300 x 300 x 300 ( 27 milllion )

2 min. 54 sec.

400 x 400 x 400 ( 64 milllion )

6 min. 25 sec.

500 x 500 x 500 ( 125 milllion )

13 min. 10 sec.

600 x 600 x 600 ( 216 milllion )

20 min. 30 sec.

700 x 700 x 700 ( 343 milllion )

32 min. 40 sec.

800 x 800 x 800 ( 512 milllion )

48 min. 30 sec.

900 x 900 x 900 ( 729 milllion )

65 min. 30 sec.

970 x 970 x 970 ( 913 milllion )

87 min. 10 sec.

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