第一性原理极化率计算中的众核优化方法研究

作者：罗海文; 吴扬俊; 商红慧^*

来源：计算机科学, 2023, 50(06): 1-9.

• 密度函数微扰理论
• 第一性原理计算
• 高性能计算
• 新一代神威异构众核处理器

基于量子力学的密度泛函微扰理论(DFPT)可以用来计算分子和材料的多种物理化学性质，目前被广泛应用于新材料等领域的研究中；同时，异构众核处理器架构逐渐成为超算的主流。因此，针对异构众核处理器重新设计和优化DFPT程序以提升其计算效率，对物理化学性质的计算及其科学应用具有重要意义。文中对DFPT中一阶响应密度和一阶响应哈密顿矩阵的计算针对众核处理器体系结构进行了优化，并在新一代神威处理器上进行了验证。优化技术包括循环分块、离散访存处理和协同规约。其中，循环分块对任务进行划分从而由众核并行地执行；离散访存处理将离散访存转换为更高效的连续访存；协同规约解决了写冲突问题。实验结果表明，在一个核组上，优化后的程序性能较优化前提高了8.2～74.4倍，并且具有良好的强可扩展性和弱可扩展性。

• 单位
  中国科学院计算技术研究所