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Silicon Graphics International

SGI auf der CeBIT: Visuelles Hochleistungsrechnen mit der neuen 64-Bit-Linux-Plattform ´Prism´

Vom Fahrzeug-Crash bis Biochemie und Chirurgie: SGI zeigt mit der Shared-Memory-Maschine für HPC und HPV, wie komplexe Ergebnisse von Simulationsrechnungen sofort produktiv analysierbar werden

(PresseBox) (münchen, )
München, 08. März 2005 – Im praktischen Einsatz unter einer Reihe führender technisch-wissenschaftlicher Applikationen zeigt SGI auf der CeBIT 2005 am Stand von Intel in Halle 2 neueste Technologie, mit der sich das Unternehmen von allen namhaften Wettbewerbern klar abhebt: Das auf offenen Standards basierende, hochgradig skalierbare System ´Silicon Graphics Prism´, mit dem Forscher und Ingenieure nicht nur herausfordernde Aufgaben der Modellrechnung durchführen, sondern die komplexen Simulationsergebnisse mittels innovativster Visualisierungstechnik auf direktem Wege auch analysieren können. Prism ist eine Plattform für ´Visuelles Hochleistungsrechnen´, die HighPerformance-Computing (HPC) plus HighPerformance-Visualisierung (HPV) aus einer einheitlichen Shared-Memory-Architektur heraus ermöglicht. Diverse Demonstrationen aus einem Einsatzspektrum, das vom Automobil- und Anlagenbau über Material-, Geo- und Bioforschung bis zur Chirurgie reicht, verdeutlichen dem CeBIT-Besucher, welche Produktivitätsvorteile das SGI-System erschließt, wenn Anwender heute in Wissenschaft und Engineering immer schneller zu neuen Erkenntnissen und innovativen Produkten gelangen sollen.

Parallel zur Präsenz am Intel-Stand ist SGI mit einem weiteren Prism-System am Stand der Firma ´inTrace´ in Halle 9 / A60 vertreten. inTrace zeigt dort mittels seiner Echtzeit-Raytracing-Software inCore/inView die Visualisierung eines riesigen, mehr als 30 GigaByte großen Datenmodells aus der Luftfahrtindustrie: eine komplett ausgelegte Boeing 777.

Echtzeit-Raytracing - eine sehr spezielle Visualisierungsmethode, bei der die Hauptlast des Geschehens, das Rendering, nicht im Graphik-Bereich sondern auf CPU-Ebene stattfindet - ist ein sehr gutes Beispiel für die vorteilhafte Eignung der SGI-Plattform. Umso mehr, wenn es um große Datensätze geht. Denn (a), Prism ist zugleich eine HPC-Maschine, auf die es hier hauptsächlich ankommt. Und (b), Prism unterstützt das Arbeiten mit großen Modellen auf ideale Weise durch seine Shared-Memory-Architektur. Ein 30-GB-Boeing-Modell auf einem Cluster-System zu rendern, ist praktisch nicht denkbar.

Auf dem Prism-System am Intel-Stand demonstriert werden u.a. folgende Visualisierungs- und PrePost-Processing-Anwendungen von folgenden Firmen:
Amira von Mercury Computers (ex TGS), EnSight von CEI (Genias Graphics), Flamengo und Walkinside von VRcontext, inView von inTrace, LS-PrePost für LS-Dyna von LSTC (Dynamore) sowie das Visual-Area-Networking-(VAN)-Konzept und diverse HighEnd-Präsentationen aus dem SGI-Demo-Package.
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Bis zu 512 Itanium-2 und 16 Pipes - feinkörnig ausbaubar

´Silicon Graphics Prism´ von SGI ist die weltweit erste Visual-Computing-Plattform, die unter einer Linux-Shared-Memory-Umgebung hochgradig skalierbare Rechen- und Graphikressourcen bietet. Prism ist ausbaubar bis zu 512 Intel®Itanium®2-Prozessoren und bis zu 16 Graphik-Pipelines, wobei sämtliche Ressourcen unter nur einer einzigen Linux-Instanz (im sog. Single-System-Image- oder SSI-Betrieb) arbeiten und das gesamte installierte Memory als einen einzigen großen, zusammenhängend adressierbaren Hauptspeicher nutzen können. Bis zu 8 TeraByte kann das Shared-Memory umfassen.

Die beiden Installationen auf der CeBIT sind konfiguriert mit 8 cpus, 4 pipes und 32 GB Memory am Intel-Stand, sowie mit 8 cpus und 48 GB Memory am inTrace-Stand. Sie sind Vertreter der Einstiegsmodell-Reihe ´Power´ und zeigen zugleich die feinkörnige Modularität der Maschine: Der Kunde kann heute eine ideal passende Konfiguration wählen und morgen bei wachsenden Anforderungen seine HPC- und HPV-Ressourcen flexibel, wirtschaftlich und praktisch unbegrenzt bis zu extremen Lösungen hochrüsten.

Prism baut im HPC-Teil auf die vielfach ausgezeichnete 64-Bit-Linux-Serverlinie SGI®Altix® auf, die im SSI ebenso bis zu 512 Itanium2-Prozessoren skalieren. Der HPC-Teil ist ergänzt um SGI´s skalierbare Graphik, die sich ihrerseits Industriestandard-Basistechnologie (Graphik-Prozessoren) bedient und nahtlos mit in die Shared-Memory-Architektur integriert ist.


Compositor und Multi-Pipe-Rendering - in Aktion

SGI zeigt auf der Plattform Prism anhand diverser Demos, wie Multi-Pipe-Rendering unter 64-Bit-Linux in einer Shared-Memory-Umgebung möglich wird. Mehrere Graphik-Pipes arbeiten in dynamisch stets ausgewogener Arbeitsteilung gemeinsam an einer Modellvisualsierung. Durch die Hardware-Erweiterung ´Compositor´ ist es möglich, die Ausgänge von 4 Pipelines auf einen Ausgang zusammenzuführen, so dass sich die Graphikleistung ver-4-facht.


Die Demos am Intel-Stand im einzelnen
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Amira von Mercury Computer (früher TGS)
ist eine hauptsächlich in Medizinforschung, Molekularbiologie, Engineering und Materialwissenschaften eingesetzte Visual-Computing-Software, um multi-dimensionale Bilder und komplexe Datenmodelle zu verarbeiten, zu analysieren und geometrisch zu rekonstruieren. Amira bietet das klassische Repertoire an Visualisierungstechniken (Isoflächen, Schnitte, Stromlinien usw.) und setzt besondere Schwerpunkte auf den Gebieten der interaktiven Bildsegmentierung, Rekonstruktion polygonaler Oberflächen und Tetraeder-Volumenmodelle, sowie der Volumenvisualisierung.

Auf der CeBIT interaktiv visualisisiert werden Modelle aus der Biomedizin, für die Operationsplanung in der Kiefer-Chirurgie, für die Strahlungsbehandlung von Tumor-Patienten, sowie Modelle aus der Nanotechnologie. Bei der Darstellung das kompexesten Modells, eines Nanocrystals, rendert das System in Echtzeit 350.000 Kugeln.

EnSight von CEI (Genias Graphics)
ist eine führende Software zum Analysieren, Visualisieren und Kommunizieren komplexer Datensätze aus Wissenschaft, Forschung und Ingenieurwesen. Mit EnSight suchen Produktentwickler die komplizierten Strömungsverhältnisse und Strukturlasten an Automobilkarosserien und die sensiblen Grenzschichtvorgänge an Flugzeugtragflächen zu verstehen, suchen Wetterforscher und Konstrukteure von Wasserschiffahrtbauwerken die vielschichtigen Turbulenzen in Wolken und Flussläufen herauszuarbeiten. Mit den Tools des Visualisierungspakets suchen Anwender aus verschiedensten Disziplinen zu verstehen, welche Ergebnisse sie aus Impact-Simulationen sowie aus der Berechnung von Tiefziehprozessen erhalten.
Auf dem Prism-System am Intel-Stand ist ein Modell-Mix aus diesem Spektrum zu sehen.

Flamengo / Walkinside von VRcontext
Der belgische ISV VRcontext addressiert mit seinen technisch-wissenschaftlichen Visualisierungslösungen Flamengo und Walkinside schwerpunktsmäßig die Analyse und Interpretation von Datensätzen aus den Bereichen Produktentwicklung, Anlagenbau, Fabrikplanung und Großbauten.

Auf der 4-Pipe-Prism am Intel-Stand wird das Modell einer Offshore-Ölplattform visualisiert, das mehr als 1 Mio 3D-Objekte und 800 Mio Polygone enthält. Das SGI-System rendert den hochkomplexen Datensatz mit einer Geschwindigkeit von mehr als 20 fps (Bildern/Sekunde), was dem Anwender eine herausragende Interaktivität bringt.


inCore/inView von inTrace
Mittels der Echtzeit-Raytracing-Software der Saarbrücker Firma inTrace wird auf dem Prism-System am Intel-Stand das Modell eines VW-Beetles in hoher Darstellungsqualität visualisiert. Die Realtime-Raytracing-Methode wird bei VW (und auch anderen Automobilherstellern) bereits produktiv für Design-Reviews und Digital-Mockup-Zwecke genutzt - und macht zB an Scheinwerfersystemen Spiegelungen, Reflexionen, Lichtbrechungen so naturgetreu wie mit keiner anderen Methode sichtbar. An Instrumentenpanels werden bei unterschiedlichsten Beleuchtungen und Lichtstimmungen ästhetische wie auch ergonomische Sachverhalte sichtbar. Durch Hinzuschalten von Schattenwurf, der mit Raytracing so echt wie nirgends sonst wird, werden Tiefenverhältnisse in komplexen Kunstruktionsdarstellungen plastisch verständlich auch ohne Stereoskopie.


LSTC PrePost für LS-Dyna
Unter Nutzung der Pre- und Post-Processing-Software wird interaktiv ein hochkomplexer Automobil-Crash-Datensatz visualisiert, der mit der Simulationssoftware LS-Dyna berechnet wurde. Das Ergebnis des Supercomputer-Berechnungslaufs basiert auf einem Modell mit 800,000 Zellen und stellt den Ablauf eines Zusammenstoßes dar, an dem 3 Fahrzeuge beteiligt sind. Des weiteren wird visuell der Crash-Verlauf eines Caravan-Modells mit 329.573 Elementen analysiert.


VAN - Visual Area Networking
SGI demonstriert auf der CeBIT anhand der Prism auch sein VAN-Konzept. Mit Hilfe von ´Visual Area Networking´ kann der Kunde seine teueren Ressourcen, die er üblicherweise für Visualisierungs- und PostProcessing-Zwecke verteilt im Unternehmen und über Standorte hinweg einsetzt, konsolidieren und optimal so gestalten, dass höchste Performanz für höchste Anforderungen gezielt dort verfügbar ist, wo sie am meisten Sinn macht.

In einer VAN-Umgebung fungiert das Prism-System als Visualisierungs-Server, der unterschiedlichste, via Netzwerk angeschlossene Geräte mit fertig gerenderten Ergebnisbildern bedient. Die aufwändige Arbeit des Renderns beim Analysieren und Nachbearbeiten komplexer Datensätze muss nicht länger auf jeder lokalen Workstation stattfinden; sie geschieht auf dem Prism-System. Der Zugriff auf die im Server arbeitende Applikation und deren Steuerung ist von allen Arten von VAN-Clients möglich.

So können zB Ärzte einen Wireless-Tablet-PC nutzen, um dem Patienten am Krankenbett 3D-visuell verständlich die bevorstehende Operation erläutern. Vor allem aber unterstützt das VAN-Konzept in innovativer Weise auch das kollaborative Arbeiten über verteilte Standorte hinweg: Mehrere Ärzte-Teams können an einfachen Displays von verschiedenen Räumen aus interaktiv eine gemeinsame Visualisierungssitzung treiben, bei der sie zB anhand der individuellen Patientendaten die OP planen. Ähnlich können im Fertigungsbereich mehrere entfernte, interdisziplinär besetzte Expertenteams gemeinsam eine virtuelle DMU-(Digital-MockUp)-Sitzung treiben und beim Design-Review, bei der Absicherung des Entwicklungsentwurfs, schnelle, klar verbindliche Entscheidungen treffen.


Präsentationen aus dem SGI-Demo-Package

GeoFusion - Die Demonstration zeigt das fließende Arbeiten mit hochauflösenden Satellitenbildern und komplexen Geometrie-Geländedaten: Der Betrachter nähert sich vom Weltall einfliegend, wobei nicht nur das flüssige Hineinzoomen in umfangreichste Pixelmengen demonstriert wird. Der Anflug aus dem ´Space´ geht nahtlos über in plastisch miterlebbare Flüge durch Gebirgstäler. Prism wechselt unmerklich von der Sicht auf 2D-Images zur 3D-Visualisierung komplex ausmodulierter Topologie.

Wow-III - Die Demo aus dem SGI-Package zeigt neben modernen Graphikkarten-Fähigkeiten wie Bump-Mapping, Multi-Textureing und Blooming-Effekten (Helle Lichtquellen im Hintergrund überstrahlen dunkle Objekte im Vordergrund) eindrucksvoll das, was das neue SGI-System auszeichnet: HPV im Zusammenspiel mit HPC - Hochleistungsvisualisierung plus Supercomputing gleichzeitig, in Echtzeit, unter nur einer Linux-Partition.

Zu sehen ist die Live-Berechnung und Visualisierung einer Strömungssimulation mit Lichtbrechung. Das System berechnet und visualisiert, wie sich eine Flüssigkeit über eine Würfelstruktur ausbreitet und in eine Schüssel läuft. Der Standbesucher kann den Prozess incl. CFD-Rechnung interaktiv steuern.


Das Pantheon - Die Demo führt den Standbesucher in die lichtdurchfluteten und mit Skulpturen ausgestatteten Gewölbe des Pantheons. Beispiel einer Architektur-Visualisierung mit aufwändigerer Texturierung.

Auf Basis von SGIs Visualisierungssystemen der Onyx-Familie (mit MIPS/IRIX-Technologie) wurden weltweit zahlreiche Lösungen implementiert, die einer breiteren Öffentlichkeit kulturgeschichtlich bedeutende Bauwerke und ähnliche Einrichtungen näher bringen - egal, ob sie noch real erhalten und nachmodelliert sind oder aber aus Ruinen und Archiven nachempfunden und im Rechner zu neuer virtueller Existenz auferstanden sind. Prism stellt eine attraktive, performante Plattform dar, die für vielfältige solche Implementierungen in Bildung, Kultur und Architektur mit einem neuen Preis/Leistungsgefüge und kürzeren Innovationszyklen neue wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten bietet.


QuickTransit - für die Lauffähigkeit existierender Applikationen

SGI zeigt außerdem: Bestehende professionelle, bewährte Software-Lösungen sind auf dem Prism-System lauffähig, ohne dass Portierungen auf die Maschine erforderlich sind.
Mit Hilfe von QuickTransit wird die Migration bewährter Lösungen zur einfachen Angelegenheit. Forscher, Wissenschaftler und Ingenieure können vorhandene Applikationen, die auf anderen SGI®-Systemen laufen und für den MIPS®-Prozessor und das IRIX®-Betriebsystem compiliert sind, transparent auf das neue, Linux-basierende Visualisierungssystem übernehmen. QuickTransit erlaubt Software-Entwicklern, für Silicon Graphics Prism sehr schnell eine voll funktionsfähige, hoch-performante Lösung zu erstellen - wobei das oft langwierige und teuere Komplettieren einer rein nativen Portierung erspart bleibt.
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