研究实现千万核并行第一性原理计算模拟

仙仙

近日，中国科学技术大学（以下简称中科大）针对大尺度数万原子分子固体体系的第一性原理计算模拟，以低标度平面波高精度计算软件DGDFT为基础，在国产“神威·太湖之光”超级计算机上实现了千万核超大规模并行计算，研究成果在线发表于《科学通报》英文版。


这项成果由合肥微尺度物质科学国家研究中心、中科大化学与材料科学学院教授杨金龙课题组与计算机科学与技术学院教授安虹课题组联合攻关，在国家超级计算无锡中心和中国科学院软件研究所研究人员的紧密配合下完成。


该项成果的算法采用了两级并行化策略，用于处理并行计算中各种类型的数据分布、任务调度和数据通信方案等；同时结合申威SW26010众核处理器特点，实现了主从核多线程异构并行和高性能计算函数库。


计算结果表明，DGDFT方法可以在“神威·太湖之光”超级计算机上并行扩展到8519680个计算处理核（131072个核组），能够用于研究含有数万碳原子（11520碳原子）的二维金属石墨烯体系的电子结构性质。


此次通过多团队紧密合作，实现了国内理论与计算化学的低标度理论算法与国产高性能并行计算软硬件优势的结合，充分发挥了“神威·太湖之光”超级计算机的强大计算能力。同时，开发了低标度、低通信、低内存、低访存的并行计算方法，实现了具有平面波精度的千万核超大规模高性能并行计算，使模拟体系的大小（数万原子）比国际同等平面波精度的计算模拟软件提高了数百倍。（赵广立）