用于研究狄拉克与拓扑材料电子性质的领域特定语言及无矩阵模板代码
计算物理
2020-09-30 v3 性能
摘要
我们介绍 PVSC-DTM（面向狄拉克与拓扑材料的并行矢量化模板代码），这是一个基于领域特定语言的库和代码生成器，专门用于以无矩阵方式实现描述狄拉克和拓扑材料（如石墨烯和拓扑绝缘体）的特定模板类算法。生成的混合并行（MPI+OpenMP）代码使用单指令多数据（SIMD）扩展进行了完全矢量化。它在节点级别上显著快于基于矩阵的方法，并且性能符合屋顶线模型。我们展示了在现代多核 CPU 上，稀疏矩阵（多）向量乘法等基本构建块的芯片级性能和分布式内存可扩展性。作为一个应用实例，我们使用 PVSC-DTM 方案来（i）探索狄拉克波在门定义量子点阵列上的散射，（ii）计算强拓扑绝缘体的一批内部特征值，以及（iii）讨论无序外尔半金属的光发射谱。
引用
@article{arxiv.1708.09689,
title = {A domain-specific language and matrix-free stencil code for investigating electronic properties of Dirac and topological materials},
author = {Andreas Pieper and Georg Hager and Holger Fehske},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.09689},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 2 tables, 11 figures