量子化学Gaussian计算硬件配置方案

时间:2017-06-12   来源:   网友评论:0   人气: 247 作者:

(一)量子化学计算如何选择硬件配置
由于分子的类型、体系和模拟算法,以及各种应用和精度要求,都有不同的计算特点,对计算机硬件(CPU、内存、硬盘、GPU)配置要求有很大的差异 ,如何选择好服务器/工作站的硬件配置,提高计算速度,缩短求解时间,主要看用量子化学计算软件的算法,及做什么求解,因为算法和精度决定了计算特点和求解规模,合理的硬件配置,大大发挥机器性能,缩短求解时间,主要量子化学软件:Gaussian,GAMESS,MOLPRO,NWChem

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1.1量子化学算法、精度与计算成本

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1.2原子体系规模、算法及硬件配置特点

NO

体系规模划分

主要算法

硬件配置最低推荐

1

1000个原子以上

分子力学

GPU架构

2

250-1000个原子

半经验或DFTB

4~16+32~64GB内存

3

100-250个原子

密度泛函DFT

4~44以上+64~128GB

4

25-100个原子

多体微扰理论方法MPn

8~64+128~256GB+io

 

5

10-25个原子

耦合簇CCSD(T)

8~64+192GB+io

6

10个原子以下

组态相互作用法CI/CC

8~96核以上+256GB+io

 



1.3高斯软件的多核并行计算测试
(1)基于Gaussian 09版本

 
gaussian-bench01.jpg

这个测试分别用4核、8核、16核、32核、64核进行求解,从计算结果看,多核并行加速比很理想

(2)基于Gaussian 16版本多核并行计算测试

 
gaussian-bench03.jpg

 
gaussian-bench04.jpg

这个测试分别对8核、16核、32核、44核进行求解,从计算结果看,多核并行加速比到32核很理想,44核已经对求解没有多大提升了

数据来源: http://www.hpc.co.jp/benchmark20150706.html



1.4 量子化学计算硬件配置特点

(1)不同算法的并行计算的核数加速比有所差异,不完全是线性的
(2)最新CPU架构和提升频率,对缩短求解时间非常显著
(3)精度高求解计算量大,对CPU频率和核数、内存容量、硬盘io要求均有很高要求

 

CPU

内存

硬盘

GPU

HFDFT

非常重要

不可忽视

 

支持

MP2MP4

 

重要

非常重要

 

TD-DFT

非常重要

不可忽视

 

支持

SAC-CI

 

非常重要

非常重要

 

数据来源:http://www.hpc.co.jp/chem/c_select_hardware.html

 

(4)核数与内存比例为 1:4最为理想
(5)支持Tesla K40或K80 的GPU计算,显存需12GB以上,但算法有局限性,同时性价比不好
(6)组成集群的计算节点配置最好采用4核~10核超高频,效率最高


 

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