GPU加速的平面波密度泛函理论计算在Abinit中的实现
材料科学
2026-05-28 v2
摘要
我们报告了Abinit高性能仿真代码进行平面波密度泛函理论（DFT）计算的GPU移植工作。大规模电子结构计算需要通过求解在大量平面波上离散化的Kohn-Sham方程来计算电子波函数。将此类计算移植到GPU节点不仅需要开发层面广泛使用厂商库，还需要对求解Kohn-Sham方程中迭代对角化程序进行算法性修改，以识别应用于波函数内存分布的GPU高效数学运算（线性代数、FFT）。本文讨论了Abinit在多GPU架构上的实现，提供了异构CPU-GPU节点与CPU节点的详细性能结果。特别关注两种对角化算法——局部最优阻力共轭梯度法（Locally Optimal Block Preconditioned Conjugate Gradient）和切比雪夫多项式滤波法——在GPU效率方面的比较。
引用
@article{arxiv.2604.11139,
title = {GPU acceleration of plane-wave density functional theory calculations in Abinit},
author = {Ioanna-Maria Lygatsika and Marc Sarraute and Lucas Baguet and Pierre Kestener and Marc Torrent},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.11139},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 7 figures