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從源頭開始模擬! GPU讓原子模擬應用VASP提速最高4倍


2016-2-24

 



從天體物理學、基因組學和量子化學到數據分析,如今已有 370 款 HPC 應用支持 GPU 加速,其中包括最新的原子模擬應用 VASP。在 NVIDIA Tesla 加速計算平臺的加持下,VASP 模擬計算的性能相比 CPU 可加快 2.5 倍到 4 倍,幫助科學家更快更深入地解決最棘手難題。


 

 

從源頭開始模擬

 

VASP 全稱Vienna Ab Initio Simulation Program,是一款原子模擬應用,可對原子的行為進行電子級建模。大家知道,一切物質都是由分子和原子構成的,正如 VASP 全名直譯就是從源頭模擬。可以想象使用 VASP 進行模擬計算的計算量會有多大!

 

通過使用 VASP 來模擬原子層的各項數據,研究人員可以掌握從電子設備、催化劑和磁性材料,到玻璃、橡膠、金屬、陶瓷等材質的基礎結構,并進一步掌握不同材料的特性,由此可以開發出更堅固、更具延展性、或是可以應用于特定領域的材料,例如太陽能、半導體、電動車等等。

 

正因如此,VASP 在大學和工業領域極受歡迎,在全球各地的超級計算機中,擁有達 15% 的計算周期。


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借助 GPU 加速,VASP 重要算法提速 2.5~4倍

 

以往,VASP 只能運行在采用 CPU 的計算機,進行模擬計算任務時,通常需要花上數小時、數天,甚至到數周的時間。一旦計算出錯或是需要修正程序時,還會損失更多寶貴時間。

 

現在,維也納大學 VASP 程序的作者與多所大學合作,開發了支持 GPU 加速器的新版 VASP v5.4.1,并預計于今年底正式推出。

 

新版 VASP 應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 的系統快上 2.5 到 4 倍,大大加快模擬任務的執行時間。

 

如此一來,研究人員就可以擁有強而有力的工具,讓他們的研究工作邁向新的領域,以更深入更快地解決部分當前最棘手的難題。


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影像提供:維也納大學計算材料物理學系

 

目前,支持 GPU 加速的 HPC 應用已達 370 款,包括 AMBER 分子動力學模擬應用、TERACHEM 蛋白動力學模擬應用、ECHELON 油氣儲層模擬應用、ANSYS Fluent 計算流體動力學應用等等。加之加速器的運用在全球頂級超級計算機中迅猛增長(在最新一期 TOP500 榜單中,加速型系統的數量首次突破100 大關),加速計算正在重塑HPC行業的未來。

 





 


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