第一性原理计算软件包在GPU集群上的加速

• Published in: 计算机科学与探索 no. 8; pp. 897 - 905
• Main Authors: 赵慰, 赵永华, 刘晓辉, 何力新
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院大学，北京 100049%中国科学院 计算机网络信息中心 超级计算中心,北京,100190%中国科学技术大学 量子信息重点实验室,合肥,230026 2014; 中国科学院 计算机网络信息中心 超级计算中心，北京 100190
• Subjects: 统一计算架构(CUDA); 第一性原理; local orbitals; grid integrals; compute unified device architecture (CUDA); first principle; 格点积分; 局域轨道法
• ISSN: 1673-9418
• DOI: 10.3778/j.issn.1673-9418.1312035

TP338.6; 第一性原理计算软件在密度泛函理论的发展中起着重要作用。相比平面波方法，局域轨道法更适合处理大规模多体问题。随着问题规模的不断增大和计算机计算能力的提升，软件的并行加速成为一个重要课题，MPI（message passing interface）结合GPU（graphic processing unit）实现的异构并行是一个新的解决方案。基于局域轨道法的第一性原理计算软件MESIA（massive electronic simulation based on systematically improvable atomic bases）经过MPI+OpenMP+CUDA三级并行，单GPU取得了约15倍的加速比，同时表现出了良好的可扩展性。测试结果同时验证了使用GPU计算可以保证计算精度。