RP Fiber Power已經(jīng)是一款具有強大優(yōu)化功能和高效計算能力的光纖激光器及光纖器 件設計軟件。對于大多數(shù)用戶來說，RP Fiber Power的標準版本所具有的運算速度是完全足夠的。大多數(shù)提供的演示腳本可以在一個普通的PC上執(zhí)行，最多在幾秒鐘內(nèi)就可以完成。在許多實際應用中，即使是速度不是特別快的計算機，計算速度也不是問題。

但是，在某些情況下，復雜的模擬需要大量的計算時間，如下列情況：

• 超短脈沖的傳播:計算時間會變長，例如，如果一個脈沖需要在長光纖中傳播很多次，或者強非線交互作用和一個大的脈沖帶寬(特別是與長脈沖持續(xù)時間相結(jié)合)，這就會對計算速度有要求。

• 數(shù)值光束傳播也對計算速度也有很高的要求，例如：通過長光纖傳播時，特別是需要高分辨率的數(shù)值網(wǎng)格時。

因此，為了滿足部分用戶對RP Fiber Power運算速度的高要求，RP Photonics 公司于2020年5月發(fā)布了需要額外付費的Numerical Power Package數(shù)字工具箱，它可以作為RP Fiber Power 的附加插件，它有非常驚人的模擬速度，并且不用改變腳本代碼，具體功能如下：

• 它的核心優(yōu)勢是運算速度有了很大的提高——通常是5倍，有時甚至是10倍，特別是在使用更先進的CPU時，速度更為驚艷。

• 它大大加快了腳本語言的某些函數(shù)，主要是關于數(shù)組和矩陣的函數(shù)。

• 它還提供了一些更特殊的函數(shù)，你可以在你的腳本中使用這些函數(shù)，比如乘法或逆矩陣。

• Bessel J函數(shù)具有更高的精度。此外，Bessel J 函數(shù)被支持用于復雜的參數(shù)，不僅用于真實的參數(shù)，也用于非整數(shù)階。

• 另外，它可以獲得第一類和第二類Hankel 函數(shù)以及相關的Legendre polynomials.
  

Numerical Power Package工具箱的運行模式

• RP Fiber Power(自05/2020年以來的任何版本)現(xiàn)在使用的是一個通常不需要特殊dll的數(shù)值庫，但可以使用Numerical Power Package提供的dll。這些dll包含使用特殊CPU指令(即SSE3、SSE4、avX、avX2和avX-512類型的指令)的代碼，這些指令是為高效的大規(guī)模數(shù)字生產(chǎn)而開發(fā)的。例如，一條CPU指令不僅可以對一個或幾個數(shù)字執(zhí)行某種數(shù)學操作，還可以對這些數(shù)字的大字段執(zhí)行某種數(shù)學操作。

• 最大的性能改進來自于單個CPU核心的計算效率的提高。但是，有些函數(shù)也使用多線程，例如同時使用多個CPU內(nèi)核。

• 對于許多任務，Numerical Power Package工具箱會自動應用幾種代碼中的一種，這取決于所識別的CPU特性。

• 雖然所提到的CPU指令類型已經(jīng)被大多數(shù)CPU支持了好幾年，甚至對于普通的辦公電腦也一樣支持，但是很少有軟件包使用它們，因為程序代碼需要為之做很大的調(diào)整。
  

Numerical Power Package工具箱運行所需條件

• 硬件：需要有一個合適的計算機CPU，至少支持SSE3指令集。

• 軟件License :購買帶有Numerical Power Package工具箱的RP Fiber Power 的License 。對于已經(jīng)購買了RP Fiber Power License 的用戶，可以升級到有Numerical Power Package工具箱的版本。需要說明的是，并不僅限于最新V7版本，如果不想升級到V7版本，也可以單獨購買Numerical Power工具箱作為早期版本的附加組件。但是，建議至少使用V5版本，否則不能使用數(shù)值光束傳播這個功能。

• 安裝：將購買的帶有Numerical Power Package工具箱的RP Fiber Power軟件安裝到計算機上。然后安裝Numerical Power Package工具箱，在安裝過程中，將會獲得通過一個額外的大容量安裝包，這樣也就安裝了所需的dll。

大多數(shù)軟件更新都不需要更新dll。如果有需要的情況，我們也會建議您更新dll。一旦您購買了帶有Numerical Power Package工具箱的RP Fiber Power 的License，就不需要為以后更新dll支付額外的費用。

您不需要為了提高速度而更改模擬腳本或程序設置應用。只需要您利用提供的一些附加功能。

對電腦硬件的使用建議

• 如果您使用一臺速度很快的電腦，它當然會對軟件的運算速度有所幫助。最重要的方面是單線程性能，即執(zhí)行單個線程的速度。這是由高時鐘頻率等因素決定的，可能通過超線程得到了增強。擁有一個大的CPU緩存也會很有很大幫助。

• 對于RP Fiber Power標準版本來說，擁有更多的CPU內(nèi)核對運算速度幫助不大，但如果帶了Numerical Power Package工具箱，在某些情況下，更多的CPU內(nèi)核對運算速度的提高則有很大的幫助。不過，在大多數(shù)情況下，它允許您同時執(zhí)行其他軟件，而不會大大降低速度。

• 如果為了獲得最大速度而去購買了一臺新計算機，我們建議找支持av x-512擴展的CPU，它可以在運行Numerical Power Package工具箱時，在速度上帶來實質(zhì)性飛躍。但其實IntelCore-i7(還不支持avX-512)已經(jīng)在速度提供了很大的改進。我們從實踐中發(fā)現(xiàn)一些跡象，不管是否帶Numerical Power Package工具箱， AMD cpu的支持都不如英特爾cpu的支持，它會導致低速。

• 此外，有足夠的主存是有益的。大多數(shù)模擬仿真不需要大量內(nèi)存，但有些特殊情況下是需要的，比如在使用大網(wǎng)格的數(shù)值光束傳播時。通常情況下，8GB的主存就足夠了，如果再多一些主存，在某些情況下可能也會有幫助。

• 基本上，所有現(xiàn)代cpu都可以在64位模式下運行，但只有在64位Windows下使用時才可以。不過我們還是會為使用32位Windows版本的客戶提供了32位版本的軟件，但需要注意的是，32位版本不能使用超過3gb的主存(即使已經(jīng)安裝了更多)，而且通常也會慢20%左右。現(xiàn)在大家都通常使用64位Windows版本。

優(yōu)化建模方法

通常，我們可以通過選擇正確的建模方法獲得巨大的速度增益。例如，選擇一種考慮所有相關物理效應的模型，還有要始終牢記建模相關的問題。

來自“武漢墨光”微信公眾號