ANSYS基本过程手册20.doc

ANSYS基本过程手册（第20章） 第20章内存管理与配置20.1 内存管理本章概述了ANSYS内存管理模式，定义了一些常用术语。20.2 基本概念计算机可利用的内存叫实际内存，即通过内存条得到的物理内存（RAM），ANSYS程序推荐的最小真实内存根据系统的不同而有所不同，这些已在ANSYS安装和配置指南中列出。20.2.1 ANSYS工作空间和交换空间的需求ANSYS程序需要一些空间以便能驻留在内存中，以及增加额外的工作空间。对大多数系统而言，ANSYS的工作空间缺省值是64MB，在WINDOWS系统中是32MB。如图19-1所示。ANSYS程序需要的内存总量往往超过了其可得到的真实内存。额外的内存来自于系统的虚拟内存，这些内存仅是计算机硬盘空间的一部分，被系统用来代替物理内存。被系统作为虚拟内存使用的磁盘空间叫做交换空间，相应的文件为交换文件。ANSYS程序需要的交换空间的大小取决于实际可得到的内存量、ANSYS可执行文件的大小及ANSYS工作空间的大小。图20-1 可得到的（计算机）内存与（ANSYS）所需内存的比较。系统的虚拟内存用于满足ANSYS对内存的额外需求。20.2.2 ANSYS如何使用工作空间为了解ANSYS如何使用工作空间（图19-1中的阴影部分），需要清楚该空间分为两部分：数据库空间和暂存空间，如图19-2所示。数据库空间用于与ANSYS数据库打交道（模型的几何形状、材料特性、载荷等）；暂存空间是进行所有内部计算的空间（如单元矩阵的形成、波前法求解、布尔计算等）。在大多数系统上，总工作空间的缺省值为64MB，这当中，16MB为数据库空间，48MB为暂存空间。（部分暂存空间存储二进制文件缓冲寄存器，见本章后面对NUM-BUFR的描述。图20-2 ANSYS的工作空间如何划分如果模型数据库太大，装不进数据库空间，ANSYS程序就使用ANSYS虚拟内存，它仍是硬盘空间的一部分，用于数据溢出，系统虚拟内存和ANSYS的虚拟内存的主要区别在于前者用系统函数在内存和硬盘之间交换数据，而后者用ANSYS编程指令来交换数据。用作ANSYS虚拟内存的文件叫页面文件，其名称为Jobname.PAGE，其大小完全依赖于数据库的大小，当页面文件首先被产生时，程序就会针对这一行为发出一些信息。使用页面文件通常不是所期望的，因为它是一种效率极低的数据处理方法。通过分配更多的数据库空间可防止页面文件的产生。（见19.3节）如果内部计算不能装入暂存空间，ANSYS程序将试图分配额外的内存去满足这些需要。如果出现这种情况，将会看到一个警告信息，告知出现了内存分配超出指定的问题，并告知ANSYS已经分配了额外的内存，由于内部架构的考虑（与工作平台和可得到的内存无关），在5.5版本中，ANSYS的某些部分不能总是使用已分配的额外内存，或总是在需要时才分配内存。一旦出现这种情况，ANSYS就会发出“内存不足”信息（并放弃批处理模式）。例如：如果你在好几个体中申请处理布尔运算（如VADD，ALL），就可能出现这种情况，这显然不是所期望的，通过分配更多的暂存空间也许能防止出现这种情况。下节将讨论估计所需要暂存空间大小的方法。20.3怎样及何时进行内存管理在大多数系统上，ANSYS程序以64MB的缺省文件空间（16MB数据库空间，48MB为暂存空间）开始工作。正常情况下，不需要去改变这些缺省值。但是在一些情况下，可能需要改变总工作空间或仅将其进行不同的分配(或既改变总工作空间值,又进行不同的分配)。如果希望查看某个特定的问题需要多少内存，ANSYS将提供一个保守的估计，用该估计值作为内存设置的起点。要想这样做，必须首先建立模型，加上所有的载荷，并设置好所有的求解参数（但不是开始求解）。要进行估计，进入/RUNST处理器，然后用RMEMRY命令。如果ANSYS发出警告，通知在求解过程中已经分配了额外的内存，一个好的做法是校验一下对该问题需要多少暂存内存，并重新设置ANSYS内存分配到比统计值高一些。要产生统计，在求解完成后可运行/STAT，MEM命令。应该分配超过/STAT，MEM命令报告的内存以便考虑到程序的开销及内存分段的影响。 20.3.1 改变ANSYS工作空间值最容易的做法是在激活程序时使用工作空间的入口选项（-m）或者通过ANSYS启动器或通过ANSYS执行命令。例如：要申请80MB的ANSYS工作空间（而不是缺省值64MB），ANSYS的执行命令为：ansys55-m 80（执行命令的语法因系统而定）当用-m 选项时，系统的虚拟内存在运行时就分配到满足工作空间申请的需要。改变ANSYS最大工作空间的其它方法：当从ANSYS启动器中选择交互模式或批处理模式时，在出现的对话框中指定想要的工作空间大小。在CONFIFG5X.ANS文件中使用不同的VIRTM_MB值，本章稍后的节将作详细讨论。注意：为-m选项指定一个值时要小心，输入比需要值大的值将浪费系统资源，降低系统的性能。注释：下列系统中，内存中的一个字由四个字节组成：Digital Alpha， Hp, IBM RISC System/6000, SiliconGraghics Inc, Sun SPARC(Solaris) , SUN ULTRASPARC(Solaris)。通过改变ANSYS工作空间的大小，实际上也改变了可得到的暂存空间大小，这是因为数据库空间保持16MB不变，如下图所示。如下所列描述了可能需要改变ANSYS工作空间的情形：较大的波前值，模型波前值越大，需要的暂存空间越多；在几个体（如VADD，ALL）中进行布尔运算时需要较大的暂存空间；几个用户共享一套ANSYS（如在培训时），因为所有用户共享可得到内存（真实内存加上系统虚拟内存），每个用户申请的ANSYS工作空间越小，允许同时运行ANSYS的用户就越多（相应地每个用户能建的模型也越小）。某些分析和分析选项需要更多的工作空间，这包括子空间模态分析、随机振动（PSD）分析等；图20-3 改变ANSYS工作空间的结果，仅改变了暂存空间，数据库空间不变下表显示了工作空间申请、近似的交换空间需求和可达到的波前近似值三者之间的关系。两表中所用值都是MB单位）表20-1 UNIX系统上ANSYS工作空间、波前值、节点（For PowerSolver）、交换空间需求ANSYS工作空间(由-m选项指定)近似的最大静态波前值（DOF）PowerSolver节点数交换空间需求对32MB RAM建议页面文件大小241123021006510532216404200731134824308500891296423000128001051451284650298001692091 最小值2 缺省值表20-2 WINDOWS系统上ANSYS工作空间、节点（For PowerSolver）、交换空间需求ANSYS工作空间(用-mm选项指定)MB近似的最大静态波前值（DOF）PowerSolver节点数1交换/页面空间需求对32MB RAM建议总页面文件大小24313402100611053241970420069113482840850085129643500128001011451285390298001052091 每个节点的 DOFs2 页面文件计算不包括其它处理或操作系统自身需求3 最小值4 缺省值注释：在WINDOWS NT系统中，用控制面板上的系统图标去设置虚拟页面文件大小。 20.3.2 重新分配数据库空间通过分配更多或较少的数据库空间来完成配置，假定ANSYS的工作空间是一个固定的值，分配更多的数据库空间将剩下较少的暂存空间，反之亦然。如下图所示：图20-4 不同地划分工作空间，分配更多的数据库空间剩下较少的暂存空间，反之亦然要分配更多或较少的数据库空间，在用ANSYS启动器方式或ANSYS执行命令方式启动程序时使用数据库空间入口选项-db。改变数据库空间另外一种方法是在CONFIG5X.File中用不同的SIZ_VPAG值来修改每个数据库页面大小。然而，除了Cray系统没有这个限制外，SIZE_VPAG与XNUB_VPAG的积不能超过2千兆字节。数据库空间以信息块（数据页）的方式存储数据。在大多数系统上，数据库页面的缺省值为256，每页长64 KB（256x64=16384KB；16384KB/1024KB=16MB）。在下述情况下，需要区别地划分工作空间：当将要求解波前值较大的模型或进行深入的计算分析时，如：子空间模态分析、随机振动分析（PSD），减少数据库空间值将增加暂存空间，使得有更多的内存用于求解；当见到有关页面文件（Jobname.PAGE）正被写入信息时，这意味着模型的数据库空间太小了，因此需要增加。然而，应该小心，增加数据库空间将减少暂存空间。故如果打算进行内存使用量大的运算（布尔运算、载荷工况组合等），也可能要增加总工作空间。20.3.3 在64位结构的系统中分配内存在一些64位的UNIX系统如：Digital ALPHA或Silocon Graphics等系统上，运行非常大的模型时，可能会遇到内存不足的问题，最典型的问题是模型需要4GB或更多的暂存空间。如果出现这种情况，将会看到如下错误信息：Thememory (-m) size requested cannot currently beaddressed using dynamic memory mode. ANSYS addressingcan be changed by turning on fixedmemory via the f command line option.为了纠正这一问题，可以用不带变元的-f ANSYS命令行开关，为参考起见，-f开关带有下列变元：nogrow设置ANSYS去使用固定的内存编址模式（内存编址在ANSYS5.5以前的所有版本都相同），不允许有动态内存分配。no | off需要时设置ANSYS为暂存内存使用动态内存分配，有关ANSYS及动态内存信息参见19.2.2节，包含该变元用于置换config.ans文件（MEN_GROW=0）中相应设置，该设置为缺省值。（No argument）设置ANSYS为暂存内存使用固定内存分配模式，但是允许ANSYS工作空间的其它部分按要求增加。20.4配置文件（CONFIG60.ANS）执行ANSYS程序时，如果配置文件CONFIG60.ANS存在的话，就读取该文件，该文件控制着依赖于系统的设置，例如：每个文件缓冲区的大小、数据库页面在内存中的最大值等。在支持文件名大小写混合的计算机系统中，如UNIX系统，文件名假定为小写：config60.ans。ANSYS首先在当前工作目录下搜索CONFIG60.ANS文件，接着在登录目录中搜索，最后在ANSYS文档目录中搜索。CONFIG60.ANS的搜索路径与START60.ANS和SSTOP60.ANS文件的搜索路径相同。配置文件为固定格式文件，由一串关键字紧跟有等号和数字组成，关键字必须从第一列开始，等号”=”必须在第九列，数字必须从第十列开始。下面是一个CONFIG60.ANS的样例，每个关键词都有简洁的解释。CONFIG60.ANS 文件示例NUMRESLT=1000NUM_BUFR=2SIZE_BIO=4096VIRTM_MB=64NUM_VPAGE=128SIZ_VPAG=16384NUM_DPAG=8192MEM_PROC=1LOCALFIL=0CONTACTS=1000ORDERER=2EXT_FILE=1MX_NODES=5000MX_ELEMS=2000MX_KEYPT=500MX_LINES=1000MX_AREAS=300MX_VOLUS=200MX_REALS=10MX_COUPS=10MX_CEQNS=10FILESPLT=128注释：由于许多CONFIG60.ANS值都依赖于所使用的系统，对于每个关键字，提供了取值范围。注意在大多数计算机系统中，一个整型字为4字节。NUMRESLT是结果文件中允许的结果组（子步）的最大值：最小为10，缺省值是1000。在使用/CONFIG，NRES命令进入开始级时可以改变缺省设置。NUM_BUFR是存储在临存空间中的每个文件的缓冲区数，值为1到32 。缓冲区是将文件写入硬盘前内存中用于容纳数据的空间块，程序等待该缓冲区完全装满，这有那样才将缓冲区倒空到硬盘上。这就避免了浪费时间的磁盘。NUM_BUFR缺省值为4，在开始级时可以用/CONFIG，NBUF命令进行更改，它被用于EROT，ESAV，EMAT，FULL以及TRI文件。在具有较大真实内存的系统中，可增加NUM_BUFR或者SIZE_BIO（或两者同时增加）从而使ANSYS的求解文件在内存中而非硬盘上，这样可节省较多的硬盘频繁的读写操作时间，对多子步小规模问题可能是可行的。SIZE_BIO是每个文件缓冲区的大小，从1024 到4194304个整型字（4MB到16MB），缺省值为16384。在开始级时可用/CONFIG，SZBIO命令更改，详见NUM_BUFR。VIRM-MB是当前ANSYS进程申请的总工作空间值，最小值为24MB，缺省值为64MB，用工作空间入口选项可以更改，在本章基本概念这一节有解释（见图19-5），同样可用VIRT_MEM来代替VIRTM_MB，用整型字来指定ANSYS工作空间。NUM_VPAG是内存中的数据库页面文件的最大值：16到512，缺省值为256。可通过更改NUM_VPAG或SIZ_VPAG（或同时改变）更改数据库空间的大小，参见本章19.3节及图19-5。图20-5 依据CONFIG60.ANS关键字的内存图SIZ_VPAG是每个数据库页面的大小，从4096到131072个整型字（16到512），缺省值为16384（64KB），可更改SIZ_VPAG或者NUM_VPAG（或两者）来改变数据库空间的大小。SIZ_VPAG同样影响到页面文件的大小，见NUM_DPAG。注释：SIZ_VPAG 与 NUM_VPAG的积不能超过2千兆字节（Cray系统无限制）。如果增加了这些值之一，需要相应减少其它值以保持限定值不变，最大值也是缺省值。NUM_DPAG是磁盘上数据库页面文件的数量，NUM_VPAG最大为65536，缺省值为8192。该数乘以SIZ_VPAG决定了页面文件(Jobname.PAGE)的最大值，页面文件仅在数据库太大装不进内存中的数据库空间时才产生。如果要将页面文件写入磁盘，必须有足够的磁盘空间去容纳它，否则程序将退出。如果一个问题大得不能适应当前暂存空间的分配，那么MEM_GROW是ANSYS试图申请的内存块的起点值（MB），若ANSYS试图分配额外的暂存空间，它将以大小等于MEM_GROW的内存块开始，然后减半，直到它能分配额外的内存为止。如果不指明，MEM_GROW缺省到初始暂存空间的一半。要关闭动态内存分配（用固定的内存方式），设置MEM_GROW=0。NUM_PROC是所用处理器的数量，缺省值是1。但是可以在开始级时用/CONFIG，NPROC命令加以改变，这仅影响装有相称的ANSYS程序平行版本的多进程计算机（为ANSYS程序平行版本专门编程）。NUM_PROC的值必须小于或等于整个可得到的处理器的数量。如果NUM_PROC的值超过了可得到的处理器的数量，使用最大可得到的处理器值。在某些系统中，为选择可得到的处理器数量，可能还需要用户另外专门指定环境变量（NCPUS）。缺省值情况下，大多数系统使用单处理器。参阅针对自身计算机系统的安装指南了解进一步的信息。LOCALFIL是一个关键词，决定文件何时关闭：0（整体关闭），1（局部关闭），缺省值为0。在开始级时用/CONFIG，LOCFL命令加以改变。该关键词仅对EROT、ESAV、EMAT、FULL和TRI文件起作用。如果用/FDELE命令请求的话，局部关闭的文件在求解的早期就被删除了。这对于运行大型的问题有益。整体关闭的文件在运行结束时才关闭，并且每一子步不被打开及关闭，这在进行有许多子步的