[Partnercontent] Het Mercedes-AMG Petronas F1 team heeft een lange traditie van prestaties. Een van de belangrijkste redenen hiervoor is de baanbrekende aerodynamica van de Formule 1-wagens. Sinds eind jaren 1970 zijn F1-teams zich bewust van het belang van luchtstroom en vanaf dat moment was het optimaliseren daarvan een computergestuurde activiteit.
Door de jaren heen is het belang hiervan alleen maar toegenomen en wordt de competitie op de baan weerspiegeld door een competitie in het datacenter, met een voorsprong voor de meest effectieve computationele analyse. Uit de tests van het Mercedes F1-team bleek dat AMD EPYC-processoren het voordeel konden bieden dat nodig was voor succes.
Het belang van aerodynamica
“Ons einddoel is kampioenschappen winnen,” zegt Simon Williams, hoofd van Aero Development Software bij Mercedes-AMG Petronas F1. “De aerodynamica van de auto is een van de grootste prestatiedifferentiators.” Een hoeksteen hiervan is Computational Fluid Dynamics (CFD) die aerodynamische stroming modelleert en test. “Het doel is om de beste CFD op de baan te hebben. Dat heeft uiteraard te maken met de hardware die we gebruiken.”
In de loop der jaren heeft de Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) een ingewikkeld kader ontwikkeld dat bepaalt hoeveel CFD-prestaties en tijd in de windtunnel F1-teams mogen gebruiken, zodat teams met meer middelen niet een onoverkomelijk voordeel krijgen. Deze regels blijven evolueren; in het seizoen 2020 gold er een beperking op rekenkracht, is 2021 is dit verschoven naar een limiet op het aantal modelgeometrieën dat mag worden getest, plus een limiet op totale uitgaven. Van 145 miljoen dollar voor het seizoen 2021 is dit teruggebracht tot 140 miljoen dollar in 2022 en de limiet zal 135 miljoen dollar bedragen in 2023. Het geld voor servers die voor CFD worden gebruikt is opgenomen in dit budget, dus het is van fundamenteel belang om zoveel mogelijk rekenkracht voor het bestede geld te krijgen.
Het is van fundamenteel belang om zoveel mogelijk rekenkracht voor het bestede geld te krijgen
“Alle kapitaaluitgaven voor deze systemen maken nu deel uit van dat budget,” zegt Williams. Dit leidde het team uiteindelijk naar AMD-processoren. Williams was al een tijdje bekend met de betrokkenheid van AMD bij de Formule 1. “Rond 2012 heeft AMD goed werk verricht met het maken van een aangepaste CPU, de ‘Fangio’-chip zoals hij werd genoemd, die de grenzen van de reglementen verlegde,” zegt hij. Dat was een AMD Opteron 6276 maar met een beperkte Floating Point-specificatie. “Het ging niet alleen om klokcycli.”
De nieuwe FIA-reglementen voor 2021 verlegden de focus nog meer naar rekenkracht. “Windtunneluren en computational fluid dynamics waren voorheen beide gereguleerd tot een gemeenschappelijk getal, zodat we moesten kiezen voor een balans tussen windtunnel en CFD,” zegt Williams. “De FIA heeft dat voor 2021 losgekoppeld. Het volgende wat ze deden was een verhoging van de hoeveelheid rekenkracht die we mochten inschakelen. Het derde was een verdeling op basis van je prestaties in het kampioenschap, dus er is een glijdende schaal die een vertekend beeld geeft van de capaciteit die je hebt om aerodynamica te ontwikkelen.” Voor het seizoen 2021 had het onderste team 25 procent meer rekenkracht tot zijn beschikking dan het topteam en voor 2022 zal die spreiding toenemen tot 64 procent. Mercedes-AMG Petronas F1 eindigde in het seizoen 2021 bovenaan en zal dus de minste allocatie hebben, wat de behoefte van het team aan de best mogelijke rekencapaciteit nog verder accentueert.
Optimalisatie van rekenkracht voor nieuwe regelgeving
“We proberen daar het meeste van te maken, net als van de ruwe rekenkracht,” zegt Williams. “Er is ook een regeling voor het aantal geometrieën dat we in een bepaalde periode kunnen draaien, die meestal acht weken beslaat. We proberen alles wat we in die periode kunnen doen te maximaliseren om het meeste uit onze CFD te halen.” Het quotum komt neer op ongeveer 1.800 nieuwe geometriesimulaties over deze periode van acht weken. “Het gaat erom dat we het werk dat de CFD-simulator per klokcyclus kan doen proberen te maximaliseren.” Hoe sneller deze berekeningen kunnen worden uitgevoerd, hoe beter.
AMD EPYC-processoren bleken het beste om dit te bereiken. “Er kwam nieuwe regelgeving aan en we waren onze systemen aan het opwaarderen”, zegt Williams. “Prestaties waren de belangrijkste drijfveer bij de besluitvorming. We keken naar AMD en de concurrenten. CFD-berekening was de kritische factor bij het uitvoeren van benchmarks. We moesten dit goed doen, omdat we drie jaar lang met deze hardware zullen werken. Een ander belangrijk element is dat we de hardware op locatie nodig hebben, en als dit het hele datacenter in beslag neemt dan zou dat geen optie zijn.”
“EPYC was de koploper in het leveren van de prestaties en ruimtebesparing die we nodig hadden,” vervolgt Williams. Het Mercedes F1-team koos 2e generatie AMD EPYC-processoren om het drie-en-een-half jaar oude systeem van een andere leverancier te vervangen. “We behaalden een efficiëntieverbetering van 20 procent ten opzichte van het oude systeem. Dat is een grote stap, want normaal gesproken halen we één of twee procent winst. Het nieuwe systeem stelt ons in staat onze inspanningen te richten op aerodynamische prestaties.
De betrouwbaarheid is ook geweldig. Als we ook maar een paar uur missen zet dat ons op achterstand, dus het is belangrijk dat onze systemen robuust en betrouwbaar zijn. EPYC heeft zich hier inmiddels ook bewezen. De tijd tussen conceptidee, CFD-simulaties, testen in de tunnel en uitvoering in de auto is enorm kort – laten we uitgaan van weken. Het feit dat we in staat zijn geweest om consistent te leveren gedurende het jaar is de sleutel van ons succes geweest.”
Klaar voor de uitdagingen van het volgende F1-seizoen
AMD EPYC-processoren zullen Mercedes F1 helpen om de toekomst zo competitief mogelijk tegemoet te gaan. “Er is een enorme omwenteling in de technische reglementen voor 2022,” zegt Williams. “Omdat het zo’n grote verandering is, moesten we zo vroeg mogelijk beginnen met onze auto. De AMD EPYC-servers hebben ons in staat gesteld om veel meer werk parallel uit te voeren. Aerodynamici kunnen als ze overdag een resultaat krijgen meteen een ander ontwerp maken en ’s nachts een tweede run doen. Als ze ’s ochtends terugkomen hebben ze twee iteraties voltooid, in plaats van één. Je moet de juiste hardware hebben om dat te kunnen doen.”
“Een van de grootste gevolgen is dat de regelgeving gewijzigd zal worden over het aantal geometrieën dat we mogen uitproberen,” concludeert Williams. “Ook dat zal verminderen, afhankelijk van waar we eindigen. Als we in de top van het klassement eindigen krijgen we minder geometrieën door het systeem. Dat verandert de manier waarop we het werk benaderen.
lees ook
AMD Epyc 7003 ‘Milan-X’ beschikbaar: 768 MB L3 3D V-cache
Het was geweldig om over te stappen op deze nieuwe hardware. De prestaties zijn in lijn met onze benchmarks vooraf. AMD heeft ons een platform gegeven dat aerodynamische prestaties levert, dag na dag, op het hoogst mogelijke niveau. De EPYC-processoren zijn van cruciaal belang geweest om ons een concurrentievoordeel te krijgen ten opzichte van de competitie op de baan. Het is essentieel geweest voor het winnen van races en kampioenschappen. Ik kan niet genoeg benadrukken hoe belangrijk de snelle turnaround is. Het was geweldig dat AMD ons daarbij kon helpen.”
Deze bijdrage kwam tot stand in samenwerking met AMD en Simon Williams, Head of Aero Development Software bij Mercedes-AMG Petronas F1.