在混合高性能计算机上实施分子动力学-三体势

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作者：scidown 发布时间：2021-07-14 21:55:19 文章标题：

在混合高性能计算机上实施分子动力学-三体势( Implementing molecular dynamics on hybrid high performance computers—Three-body potentials )

文章作者：

W. Michael Brown a Masako Yamada b Molecular dynamics 3-body GPU Coprocessor Accelerator Stillinger–Weber

文章简述：

图形处理单元（GPU）等协处理器或加速器的使用由于其低成本、令人印象深刻的浮点功能、高存储带宽和低功耗要求而在科学计算应用中变得流行。混合高性能计算机，定义为具有包含一种以上浮点处理器（如CPU和GPU）的节点的机器，由于这些优点，现在变得越来越普遍。尽管已有广泛的研究方法来有效地利用加速器来提高分子动力学(MD)代码的性能，采用成对势能模型，但在文献中很少报道包含多体效应的模型。许多流行的势如MEAM、Tersoff、REBO、AIREBO、Stillinger-Weber、键级势等都需要3体项。由于每个原子的模拟时间对于包含3体项的模型来说要高得多，所以显然需要在混合高性能计算机上使用的高效算法。在这里，我们报告了一个三体势的共享内存力分解，它避免了内存冲突，从而允许确定性代码在混合机器上有实质性的性能改进。我们描述了在分布式内存MD代码中使用所需的修改，并给出了在混合泰坦超级计算机上用Stillinger-Weber模拟水的结果。我们比较了三体模型和SPC/E水模型在使用加速器时的性能。最后，我们证明了我们的方法可以达到5.1的加速比，在生产模拟研究水滴冻结在表面。

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