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从源头开始模拟! GPU让原子模拟应用VASP提速最高4倍


2016-2-24

 



从天体物理学、基因组学和量子化学到数据分析,如今已有 370 款 HPC 应用支持 GPU 加速,其中包括最新的原子模拟应用 VASP。在 NVIDIA Tesla 加速计算平台的加持下,VASP 模拟计算的性能相比 CPU 可加快 2.5 倍到 4 倍,帮助科学家更快更深入地解决最棘手难题。


 

 

从源头开始模拟

 

VASP 全称Vienna Ab Initio Simulation Program,是一款原子模拟应用,可对原子的行为进行电子级建模。大家知道,一切物质都是由分子和原子构成的,正如 VASP 全名直译就是从源头模拟。可以想象使用 VASP 进行模拟计算的计算量会有多大!

 

通过使用 VASP 来模拟原子层的各项数据,研究人员可以掌握从电子设备、催化剂和磁性材料,到玻璃、橡胶、金属、陶瓷等材质的基础结构,并进一步掌握不同材料的特性,由此可以开发出更坚固、更具延展性、或是可以应用于特定领域的材料,例如太阳能、半导体、电动车等等。

 

正因如此,VASP 在大学和工业领域极受欢迎,在全球各地的超级计算机中,拥有达 15% 的计算周期。


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借助 GPU 加速,VASP 重要算法提速 2.5~4倍

 

以往,VASP 只能运行在采用 CPU 的计算机,进行模拟计算任务时,通常需要花上数小时、数天,甚至到数周的时间。一旦计算出错或是需要修正程序时,还会损失更多宝贵时间。

 

现在,维也纳大学 VASP 程序的作者与多所大学合作,开发了支持 GPU 加速器的新版 VASP v5.4.1,并预计于今年底正式推出。

 

新版 VASP 应用中的部分重要算法,在 NVIDIA Tesla K80 GPU 加速器上的速度要比使用 CPU 的系统快上 2.5 到 4 倍,大大加快模拟任务的执行时间。

 

如此一来,研究人员就可以拥有强而有力的工具,让他们的研究工作迈向新的领域,以更深入更快地解决部分当前最棘手的难题。


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影像提供:维也纳大学计算材料物理学系

 

目前,支持 GPU 加速的 HPC 应用已达 370 款,包括 AMBER 分子动力学模拟应用、TERACHEM 蛋白动力学模拟应用、ECHELON 油气储层模拟应用、ANSYS Fluent 计算流体动力学应用等等。加之加速器的运用在全球顶级超级计算机中迅猛增长(在最新一期 TOP500 榜单中,加速型系统的数量首次突破100 大关),加速计算正在重塑HPC行业的未来。

 





 


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