通过 GPU 加速混合变分公式实现快速分布式声子能带结构计算
材料科学
2013-10-25 v1 计算物理
摘要
在本文中，我们提出了一种图形处理单元（GPU）加速的混合变分公式，用于任意复杂晶胞的快速声子能带结构计算，并报告了相较于未优化的串行 CPU 计算获得了百倍的速度提升。据作者所知，这是 GPU 计算首次应用于非有限元/时域有限差分（FE/FDTD）能带结构算法。该公式以适用于一维、二维和三维情况的形式呈现。然而，本文专注于在 GPU 计算范式内优化该公式，并展示了二维晶胞的结果。我们描述了该公式的应用，其长远目标是开发高效且大规模分布的能带结构算法，以解决优化和反演问题。我们报告称，在普通台式机上，可在不到 20 秒的时间内完成复杂二维晶胞（具有 1132 种不同相）前 18 个声子支在不可约布里渊区（IBZ）边界上的精确能带结构评估。对于更简单的晶胞，在同一系统上计算前几个声子支所需时间少于 2.5 秒。因此，本文提出的方案代表了声子能带结构计算成本的显著节约。
引用
@article{arxiv.1310.6380,
title = {Fast distributed phononic band-structure calculations through a GPU accelerated mixed-variational formulation},
author = {Ankit Srivastava},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.6380},
year = {2013}
}