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Ultra-Mat:基于平面波的第一原理异构计算软件
1
作者
贾伟乐
曹宗雁
+3 位作者
王龙
迟学斌
高卫国
汪林望
《计算机科学与探索》
CSCD
2014年第7期769-777,共9页
基于平面波的第一原理计算方法是目前材料科学中最常用的方法,但传统的CPU并行计算遇到可扩展性瓶颈,无法改善其求解的绝对速度。系统地介绍了利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)加速技术开发的大规模第一原理材料计算软件:Ul...
基于平面波的第一原理计算方法是目前材料科学中最常用的方法,但传统的CPU并行计算遇到可扩展性瓶颈,无法改善其求解的绝对速度。系统地介绍了利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)加速技术开发的大规模第一原理材料计算软件:Ultra-Mat。该软件对第一原理平面波算法进行了系统的算法设计和软件实现:(1)通过采用并行方案,实现了快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的GPU局部操作;(2)设计了基于数据压缩的混合精度算法,显著减少了电子结构计算部分的MPI(message passing interface)通信;(3)完成了逾90%代码的GPU实现,目的是最大限度地减少中间流程,以避免CPU-GPU切换引发的数据传输,这是GPU应用中公认的性能瓶颈。测试结果显示Ultra-Mat具有很好的计算性能,对于512原子的GaAs系统,在电子结构计算部分,使用256 GPU卡相比4096 CPU核心有18倍的加速。
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关键词
图形处理器(GPU)
第一性原理
平面波贋势密度泛函
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职称材料
题名
Ultra-Mat:基于平面波的第一原理异构计算软件
1
作者
贾伟乐
曹宗雁
王龙
迟学斌
高卫国
汪林望
机构
中国科学院计算机网络信息中心
中国科学院大学
北京北龙超级云计算有限责任公司
复旦大学数学系
劳伦斯伯克利国家实验室
出处
《计算机科学与探索》
CSCD
2014年第7期769-777,共9页
基金
国家自然科学基金(10972215
60873113
+10 种基金
11374328
11071047)
国家重点基础研究发展计划(973计划)(2010CB832702)
国家高技术研究发展计划(863计划)(2010AA012301
2010AA012402)
GPU重点应用示范项目(XXH12503-02-03-04)
中科院网络中心"一三五"规划重点培育方向专项(CNIC_PY-1404)
上海市自然科学基金(09ZR1401900)
美国能源部项目(DE-AC02-05CH11231
DE-AC05-00OR22725)
美国INCITE项目~~
文摘
基于平面波的第一原理计算方法是目前材料科学中最常用的方法,但传统的CPU并行计算遇到可扩展性瓶颈,无法改善其求解的绝对速度。系统地介绍了利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)加速技术开发的大规模第一原理材料计算软件:Ultra-Mat。该软件对第一原理平面波算法进行了系统的算法设计和软件实现:(1)通过采用并行方案,实现了快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的GPU局部操作;(2)设计了基于数据压缩的混合精度算法,显著减少了电子结构计算部分的MPI(message passing interface)通信;(3)完成了逾90%代码的GPU实现,目的是最大限度地减少中间流程,以避免CPU-GPU切换引发的数据传输,这是GPU应用中公认的性能瓶颈。测试结果显示Ultra-Mat具有很好的计算性能,对于512原子的GaAs系统,在电子结构计算部分,使用256 GPU卡相比4096 CPU核心有18倍的加速。
关键词
图形处理器(GPU)
第一性原理
平面波贋势密度泛函
Keywords
graphic processing unit （GPU）
first principle calculation
plane wave pseudopotential density functional theory
分类号
TP317 [自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
Ultra-Mat:基于平面波的第一原理异构计算软件
贾伟乐
曹宗雁
王龙
迟学斌
高卫国
汪林望
《计算机科学与探索》
CSCD
2014
0
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