FourPhonon_GPU：基于 OpenACC 的四声子散射率和热导率 GPU 加速框架
材料科学
2025-10-02 v1 计算物理
摘要
准确预测声子散射对于理解热传导性质至关重要。然而，对于涉及大量声子分支和散射过程的四声子散射计算，其计算成本常常相当高昂。在本工作中，我们提出 FourPhonon_GPU，一个基于 FourPhonon 软件包的 GPU 加速框架，用于三声子和四声子散射率计算。通过利用 OpenACC 并采用 CPU-GPU 异构计算策略，我们高效地将大量可并行任务卸载到 GPU，同时使用 CPU 进行过程枚举和控制密集型操作。我们的方法在散射率计算步骤上实现了 25 倍以上的加速，在总运行时间上实现了 10 倍以上的加速，同时不牺牲精度。 various GPU 架构上的基准测试确认了该方法的可扩展性，并强调了将并行化策略与硬件能力保持一致的重要性。本工作提供了一个高效且准确的声子传输建模工具，为加速材料发现开辟了路径。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.00518,
title = {FourPhonon_GPU: A GPU-accelerated framework for calculating phonon scattering rates and thermal conductivity},
author = {Ziqi Guo and Xiulin Ruan and Guang Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.00518},
year = {2025}
}