利用GPU实现玻璃态动力学的高度加速模拟：有限浮点精度的注意事项
计算物理
2011-04-08 v2 软凝聚态物质
分布式、并行与集群计算
摘要
现代图形处理单元（GPU）通过CUDA编程接口提供了令人印象深刻的计算资源。我们描述了如何利用GPU显著加速系统规模高达约100万粒子的分子动力学（MD）模拟。特别强调了在能量和动量守恒方面的数值长期稳定性，并指出了有限浮点精度的注意事项。通过在算法中精度关键部分采用双单精度浮点运算模拟，实现了在10^8个MD步长内的严格能量守恒。对于过冷二元Lennard-Jones混合物的慢动力学，我们证明了使用单浮点精度可能导致定量甚至物理上错误的结果。对于Lennard-Jones流体的模拟，所描述的实现相比CPU上的串行实现显示出高达80倍的加速比，并且单个GPU的性能可与使用64个分布式核心的并行MD模拟相媲美。
引用
@article{arxiv.0912.3824,
title = {Highly accelerated simulations of glassy dynamics using GPUs: caveats on limited floating-point precision},
author = {Peter H. Colberg and Felix Höfling},
journal= {arXiv preprint arXiv:0912.3824},
year = {2011}
}
备注
12 pages, 7 figures, to appear in Comp. Phys. Comm., HALMD package licensed under the GPL, see http://research.colberg.org/projects/halmd