提升 Tinker-HP 分子建模软件包的性能 [文章 v1.0]
数学软件
2024-01-11 v4 分布式、并行与集群计算
化学物理
计算物理
摘要
这篇动态论文评述了 Tinker-HP 分子建模软件包当前的高性能计算(HPC)能力。我们在此关注 Tinker-HP 中用于大规模模拟的参考双精度大规模并行分子动力学引擎。我们展示了如何使其适配近期的 Intel 中央处理器(CPU)千万亿次架构。首先，我们讨论了近期 Intel 处理器(例如 Intel Xeon Scalable 与 Intel Xeon Phi 第二代处理器)中存在的新型 Intel 高级矢量扩展 512(Intel AVX-512)指令集，其可实现更大的向量化增强。这些指令在使用最新处理器时构成潜在计算收益的核心来源，这证明了开发者进行重要向量化工作的合理性。随后我们简要回顾 Tinker-HP 代码的组织结构，并识别出需要 Intel AVX-512 优化的计算热点，进而提出对这些特定代码部分进行向量化的一般且最优策略。我们旨在以教学式的方式呈现优化策略，以使其他对相关软件性能提升感兴趣的研究人员与学生受益。最后，我们给出了相较于未优化代码在串行及并行规模极限下，针对经典非极化(CHARMM)与可极化力场(AMOEBA)所取得的性能提升。本论文在我们于关联 Github 仓库中累积新数据期间持续更新，介于本动态论文的各版本之间。
引用
@article{arxiv.1906.01211,
title = {Raising the Performance of the Tinker-HP Molecular Modeling Package [Article v1.0]},
author = {Luc-Henri Jolly and Alejandro Duran and Louis Lagardère and Jay W. Ponder and Pengyu Ren and Jean-Philip Piquemal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.01211},
year = {2024}
}