于文哲;法比亚诺·科尔塞蒂;阿尔贝托·加西亚;威廉·胡恩（William P.Huhn）。;马蒂亚斯·杰奎琳;贾伟乐;比约恩·兰格;林，林;陆建峰;Mi、Wenhui;Ali Seifitokaldani;瓦兹奎兹·马亚戈提亚，阿尔瓦罗;杨超;杨海照;沃尔克·布鲁姆 ELSI：科恩-沙姆电子结构求解器的统一软件接口。 （英语） Zbl 07693050号 计算。物理学。Commun公司。 222, 267-285 (2018). 概述：基于Kohn-Sham密度泛函理论，从广义或标准本征问题求解电子结构通常是大规模计算的瓶颈。这个问题必须通过基于类似矩阵表达式的基本上所有现行电子结构代码和高性能计算来解决。我们在这里提出了一个统一的软件接口ELSI，以访问解决Kohn-Sham特征值问题的不同策略。目前支持的算法包括稠密广义本征解算器库ELPA、在libOMM中实现的轨道最小化方法，以及半局部密度泛函计算复杂度较低的极点展开和选择反演（PEXSI）方法。ELSI接口旨在通过提供（a）为Kohn Sham密度泛函理论中的电子结构求解器设计的统一软件框架，简化不同策略的实现和优化使用；（b） 所选解算器的合理默认参数；（c） 输入和内部工作矩阵格式之间的自动转换，以及未来（d）根据具体问题推荐最佳解算器。在分布式内存超级计算体系结构上，显示了系统大小高达11520个原子（172800个基函数）的比较基准。 引用于9文件 MSC公司： 65-XX岁 数值分析 74-XX岁 可变形固体力学 关键词：密度泛函理论;Kohn-Sham特征值问题;并行计算 软件：ELPA公司;威恩2k;FLEUR公司;ELSI公司;线性代数库;高斯人;symPACK（符号包） PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{V.W.z.Yu}等人，计算。物理学。Commun公司。222267-285（2018；Zbl 07693050） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] 科恩，W。；Sham，L.J.，《物理学》。修订版，140，4A，1133-1138（1965） [2] Becke，A.D.，J.化学。物理。，98, 2, 1372-1377 (1993) [3] 塞德尔，A。；戈林，A。；Vogl，P。；Majewski，J.A。；利维，M.，物理学。B版，53，3764-3774（1996） [4] Ghiringhelli，L.M。；Carbogno，C。；列夫琴科，S。；F.穆罕默德。；Huhs，G。；Lueders，M。；奥利维拉，M。；Schefler，M.，《Psi-K月度科学亮点》，2016年7月1日，第131页 [5] Haunschild，R。；Barth，A。；Marx，W.，J.Chemnift。，8, 1, 52 (2016) [6] 马夫罗普洛斯，P。；Dederichs，P.，Psi-K月度科学亮点，1352017年4月1日 [7] Goedecker，S.，《现代物理学评论》。，71, 1085-1123 (1999) [8] Bowler，D.R。；宫崎骏，T.，众议员。物理。，75, 3, 036503 (2012) [9] Skylaris，C.-K。；Haynes，P.D。；Mostofi，A.A。；佩恩，M.C.，J.化学。物理。，122, 8, 084119 (2005) [10] Bowler，D.R。；宫崎骏，T.，J.Phys.：康登斯。Matter，22，7，074207（2010） [11] VandeVondele，J。；博尔斯特尼克，美国。；Hutter，J.，J.化学。理论计算。，8, 10, 3565-3573 (2012) [12] H.F.舒尔库斯。；Ochsenfeld，C.，J.化学。物理。，144,3031101（2016） [13] Luenser，A。；H.F.舒尔库斯。；Ochsenfeld，C.，J.化学。理论计算。，13, 4, 1647-1655 (2017) [14] 奥肯塔勒，T。；布鲁姆，V。；H.J.本加兹。；哈克尔，T。；Johanni，R。；Krämer，L。；B.朗。；Lederer，H。；Willems，P.-R.，并行计算。，37, 12, 783-794 (2011) [15] 马雷克，A。；布鲁姆，V。；约翰尼，R。；哈弗，V。；B.朗。；奥肯塔勒，T。；海涅克，A。；H.J.本加兹。；莱德勒，H.，J.Phys.：康登斯。Matter，26，21，213201（2014） [16] Corsetti，F.，计算。物理学。Comm.，185，3，873-883（2014） [17] 林，L。；卢，J。；Ying，L。；R车。；E、 W.，Commun公司。数学。科学。，7, 3, 755-777 (2009) ·Zbl 1182.65072号 [18] 林，L。；陈，M。；杨，C。；他，L.，J.Phys.：康登斯。Matter，25，29，295501（2013） [19] 林，L。；加西亚，a。；Huhs，G。；Yang，C.，J.物理：康登斯。物质，26305503（2014） [20] S.Mohr，D.Caliste，M.Wagner，L.Genovese，大型电子结构计算中稀疏矩阵函数的高效计算：国际象棋库arXiv:1704.00512017。 [21] 科泽利，M。；张，H。；扎波尔，P。；Dixon，D.A。；Wagner，A.F.，J.计算。化学。，37, 4, 448-459 (2016) [22] Jensen，S.R。；萨哈，S。；Flores-Livas，J.A。；Huhn，W。；布鲁姆，V。；Goedecker，S。；弗雷迪亚尼，L.，J.Phys。化学。莱特。，8, 7, 1449-1457 (2017) [23] 萨博，A。；Ostlund，N.S.，《现代量子化学：高级电子结构理论导论》（1989），多佛出版社 [24] Hutter，J。；M.Iannuzzi。；希夫曼，F。；VandeVondele，J.，Wiley跨学科评论：计算。分子科学。，2014年4月1日至25日 [25] 弗里希，M.J。；卡车，通用。；施莱格尔，H.B。；Scuseria，G.E。；Robb，医学硕士。；齐塞曼，J.R。；Scalmani，G。；巴龙，V。；彼得森，G.A。；Nakatsuji，H。；李，X。；卡里卡托，M。；Marenich，A。；布鲁诺，J。；Janesko，B.G。；Gomperts，R。；门努奇，B。；Hratchian，H.P。；奥尔蒂斯，J.V。；伊兹马约洛夫，A.F。；Sonnenberg，J.L。；Williams-Young，D。；丁·F。；Lipparini，F。；Egidi，F。；Goings，J。；彭，B。；Petrone，A。；亨德森，T。；拉纳辛格，D。；Zakrzewski，V.G。；高杰。；雷加，N。；郑庚。；Liang，W。；哈达，M。；埃哈拉，M。；丰田，K。；福田，R。；长谷川，J。；石田，M。；中岛，T。；Y.本田。；O.北岛。；Nakai，H。；Vreven，T。；Throssell，K。；蒙哥马利，J.A。；Peralta，J.E。；奥利亚罗，F。；Bearpark，M。；海德·J·J。；兄弟，E。；库丁，K.N。；Staroverov，V.N。；Keith，T。；小林，R。；诺曼德，J。；Raghavachari，K。；伦德尔，A。；Burant，J.C。；艾扬格，S.S。；托马西，J。；Cossi，M。；Millam，J.M。；克莱恩，M。；阿达莫，C。；卡米（Cammi），R。；Ochterski，J.W。；马丁·R·L。；莫罗库马，K。；O.Farkas。；Foresman，J.B。；Fox，D.J.，Gaussian09修订版A.02（2016），高斯公司：高斯公司Wallingford [26] 瓦利耶夫，M。；E.J.Bylaska。；戈文德，N。；科瓦尔斯基，K。；斯特拉茨马，T.P。；van Dam，H.J.J。；王，D。；尼普洛查，J。；阿普拉，E。；温德斯，T.L。；de Jong，W.A.，计算。物理学。Comm.，181，9，1477-1489（2010）·Zbl 1216.81179号 [27] Shao，Y。；甘，Z。；Epifanovsky，E。；吉尔伯特，A.T.B。；沃米特，M。；库斯曼，J。；兰格，A.W。；贝恩，A。；邓，J。；X·冯。；Ghosh博士。；戈迪，M。；霍恩，P.R。；雅各布森，L.D。；卡利曼，I。；Khaliullin，R.Z。；库西，T。；朗道，A。；刘杰。；Proynov，E.I。；Rhee，Y.M。；理查德·R·M。；Rohrdanz，文学硕士。；斯蒂尔，R.P。；Sundstrom，E.J。；Woodcock，H.L。；Zimmerman，P.M。；Zuev，D。；阿尔布雷希特，B。；阿尔奎尔，E。；奥斯汀，B。；Beran，G.J.O。；伯纳德，Y.A。；Berquist，E。；Brandhorst，K。；Bravaya，K.B。；Brown，S.T。；卡萨诺娃，D。；Chang，C.-M。；陈，Y。；Chien，S.H。；Closser，K.D。；Crittenden，D.L。；Diedenhofen，M。；迪斯塔西奥，R.A。；Do，H。；Dutoi，A.D。；埃德加·R·G。；法特希，S。；Fusti Molnar，L.公司。；Ghysels，A。；Golubeva-Zadorozhnaya，A。；戈麦斯，J。；Hanson-Heine，M.W.D。；Harbach，P.H.P。；豪泽，A.W。；霍恩斯坦，E.G。；霍尔顿，Z.C。；贾高，T.-C。；Ji，H.等人。；卡杜克，B。；Khistyaev，K。；Kim，J。；Kim，J。；金·R·A。；Klunzinger，P。；科森科夫，D。；科瓦尔奇克，T。；克劳特，C.M。；老挝，K.U。；A.D.洛朗。；劳勒，K.V。；列夫琴科，S.V。；Lin，C.Y。；刘，F。；利夫希茨，E。；罗肯共和国。；Luenser，A。；马诺哈尔，P。；Manzer，S.F。；毛，S.-P。；北马尔迪罗西安。；Marenich，A.V。；Maurer，S.A。；新泽西州梅霍尔。；Neuscaman，E。；Oana，C.M。；Olivares-Amaya，R。；奥尼尔，D.P。；Parkhill，J.A。；佩林，T.M。；佩维拉蒂，R。；普罗西乌克，A。；雷恩，D.R。；罗斯塔，E。；新泽西州Russ。；沙拉达，S.M。；夏尔马，S。；小型，D.W。；Sodt，A。；斯坦因，T。；Stück，D。；苏，Y.-C。；Thom，A.J.W。；Tsuchimochi，T。；瓦诺夫斯基，V。；沃格特，L。；Vhydrov，O。；Wang，T。；Watson，医学硕士。；温泽尔，J。；怀特，A。；威廉姆斯，C.F。；Yang，J.等人。；Yeganeh，S。；Yost，S.R。；你，Z.-Q。；张义勇。；张，X。；Zhao，Y。；布鲁克斯，B.R。；Chan，G.K.L。；奇普曼，D.M。；Cramer，C.J。；戈达德，W.A。；戈登，M.S。；Hehre，W.J。；克拉姆特，A。；谢弗，H.F。；施密特，M.W。；谢里尔，C.D。；特鲁拉·D·G。；Warshel，A。；Xu，X。；Aspuru-Guzik，A。；贝尔·R。；贝尔，A.T。；北卡罗来纳州贝斯利。；Chai，J.-D。；Dreuw，A。；Dunietz，文学博士。；Furlani，T.R。；Gwaltney，S.R。；徐，C.-P。；荣格，Y。；Kong，J。；兰布雷希特，D.S。；Liang，W。；Ochsenfeld，C。；拉斯索洛夫，V.A。；斯利普琴科，L.V。；Subotnik，J.E。；沃里斯，电视。；赫伯特·J·M。；克雷洛夫，A.I。；P.M.W.吉尔。；Head-Gordon，M.，摩尔物理学。，113, 2, 184-215 (2015) [28] Furche，F。；阿利希斯，R。；哈蒂格，C。；克鲁珀，W。；Sierka，M。；Weigend，F.，Wiley跨学科评论：计算。分子科学。，4, 2, 91-100 (2014) [29] 斯莱特，J.C.，《物理学》。修订版，36，57-64（1930） [30] te Velde，G。；比克豪普，F.M。；贝伦兹，E.J。；格拉，C.F。；van Gisbergen，S.J.A。；斯尼杰德斯，J.G。；齐格勒，T.，J.计算。化学。，22, 9, 931-967 (2001) [31] 网址：http://www.quantumwise.com，（访问时间：2017-04-27）。 [32] Delley，B.，J.化学。物理。，92, 1, 508 (1990) [33] 布鲁姆，V。；Gehrke，R。；汉克，F。；Havu，P。；哈夫，V。；任，X。；路透社，K。；Schefler，M.，计算。物理学。Comm.，180，2175-2196（2009）·兹比尔1197.81005 [34] Koepernik，K.公司。；Eschrig，H.，物理学。B版，59、3、1743（1999年） [35] Ozaki，T.，物理学。B版，67、15、155108（2003） [36] Soler，J.M。；阿塔乔，E。；盖尔，J.D。；加西亚，a。；Junkera，J。；Ordejón，P。；桑切兹·Portal，D.，J.Phys.：康登斯。Matter，14，11，2745-2779（2002） [37] Singh，D.J.，《平面波、伪势和LAPW方法》（1994年），Springer:Springer US [38] http://elk.sourceforge.net（英语），（访问时间：2017-04-27）。 [39] 古兰斯，A。；Kontur，S。；Meisenbichler，C。；纳博克，D。；Pavone，P。；里加蒙蒂，S。；Sagmeister，S。；沃纳，美国。；Draxl，C.，J.物理学：康登斯。Matter，26，36，363202（2014） [40] 布吕格尔，S。；Bihlmayer，G。；沃特曼，D。；弗里德里希，C。；海德，M。；勒扎克，M。；Freimuth，F。；Betzinger，M.，Julich FLEUR项目（1987年），Jullich研究中心 [41] P.Blaha，K.Schwarz，G.K.H.Madsen，D.Kvasnicka，J.Luitz，WIEN2k：用于计算晶体特性的增强平面波+局部轨道程序，2001年。 [42] 帕斯克，J.E。；Klein，B.M。；斯特恩，P.A。；Fong，C.Y.，计算。物理学。通信，135，1，1-34（2001）·兹伯利0984.81038 [43] Martin，R.M.，《电子结构：基本理论和实用方法》（2004），剑桥大学出版社·Zbl 1152.74303号 [44] Gonze，X。；阿马登，B。；Anglade，P.-M。；J.-M.布肯。；博廷，F。；Boulanger，P。；布鲁内瓦尔，F。；卡利斯特，D。；加拉加斯，R。；科特，M。；德国T。；基诺维斯。；Ghosez，P。；詹托马斯，M。；Goedecker，S。；哈曼，D.R。；Hermet，P。；乔利特，F。；Jomard，G。；勒鲁，S。；曼奇尼，M。；Mazevet，S。；Oliveira，M.J.T。；奥尼达，G。；Pouillon，Y。；Rangel，T。；里格纳内斯语，G.-M。；桑加利，D。；沙尔塔夫，R。；托伦特，M。；Verstraete，M.J。；谢拉，G。；Zwanziger，J.W.，《计算》。物理学。Comm.，180，12，2582-2615（2009） [45] 克拉克·S·J。；西格尔医学博士。；皮卡德，C.J。；Hasnip，P.J。；普罗伯特，M.I.J。；Refson，K。；Payne，M.C.，Z.Kristallogr。，220, 567-570 (2005) [46] Giannozzi，P。；巴罗尼，S。；北卡罗来纳州博尼尼。；卡兰德拉，M。；R车。；卡瓦佐尼，C。；Ceresoli，D。；Chiarotti，G.L。；科科奇奥尼，M。；达博，I。；科尔索，A.D。；de Gironcoli，S。；Fabris，S。；弗雷特斯，G。；Gebauer，R。；格斯特曼，美国。；古古西斯，C。；Kokalj，A。；拉泽里，M。；马丁·萨莫斯。；Marzari，N。；Mauri，F。；马扎雷洛（Mazzarello，R.）。；Paolini，S。；Pasquarello，A。；Paulatto，L。；斯布雷西亚，C。；Scandolo，S。；Sclauzero，G。；Seitsonen，A.P。；Smogunov，A。；Umari，P。；温茨科维奇，R.M.，J.Phys.：康登斯。物质，21，39，395502（2009） [47] 克雷塞，G。；Furthmüller，J.，《物理学》。B版，54，11169-11186（1996） [48] 莫尔，S。；Ratcliff，L.E。；基诺维斯。；卡利斯特，D。；Boulanger，P。；Goedecker，S。；德国T.，Phys。化学。化学。物理。，17, 47, 31360-31370 (2015) [49] 哈里森·R·J。；Beylkin，G。；比肖夫，F.A。；Calvin，J.A。；Fann，G.I。；福索·坦德，J。；加林多，D。；哈蒙德，J.R。；Hartman-Baker，R。；希尔，J.C。；贾，J。；Kottmann，J.S。；Ou，M.-J.Y。；裴，J。；Ratcliff，L.E。；路透社，M.G。；Richie-Halford，A.C.公司。；北卡罗来纳州罗梅罗。；Sekino，H。；西澳州谢尔顿。；Sundahl，B.E。；桑顿，W.S。；瓦列夫，E.F。；瓦兹奎兹·马亚戈提亚，A。；Vence，N。；Yanai，T。；Yokoi，SIAM J.科学。计算。，38、5、S123-S142（2016）·Zbl 1365.65327号 [50] http://mrchemdoc.readthedocs.org，（访问时间：2017-05-21）。 [51] 林，L。；卢，J。；Ying，L。；E、 W.，J.计算。物理。，231, 4, 2140-2154 (2012) ·Zbl 1251.82008年 [52] 胡，W。；林，L。；Yang，C.，J.化学。物理。，143, 124110 (2015) [53] Bernholc，J。；霍达克，M。；Lu，W.，J.物理：康登斯。Matter，20，29，294205（2008） [54] Kronik，L。；Makmal，A。；蒂亚戈，M.L。；Alemany，M.M.G。；Jain，M。；黄，X。；萨阿德，Y。；Chelikowsky，J.R.，物理学。Solidi地位（B），243，51063-1079（2006） [55] Golub，G.H。；Loan，C.F.V.，《矩阵计算》（2013），约翰霍普金斯大学出版社·Zbl 1268.65037号 [56] 比肖夫，C.H。；Lang，B。；Sun，X.，ACM事务处理。数学。软件，26，4，602-616（2000）·Zbl 1365.65104号 [57] Cuppen，J.J.M.，数字。数学。，36, 2, 177-195 (1980) ·Zbl 0431.65022号 [58] C.H.Bischof，X.Sun，B.Lang，（1994）通过两步频带缩减实现并行三对角化，收录于《IEEE可扩展高性能计算会议论文集》，第23-27页。 [59] 布莱克福德，L.S。；Choi，J。；克利里，A。；D’Azevedo，E。；德梅尔，J。；迪尔隆，I。；Dongarra，J。；Hammarling，S。；亨利·G。；佩蒂特，A。；斯坦利，K。；Walker，D。；Whaley，R.C.，ScaLAPACK用户指南（1997），SIAM·兹伯利0886.65022 [60] 安德森，E。；Benzoni，A。；Dongarra，J。；莫尔顿，S。；奥斯特鲁乔夫，S。；图兰乔，B。；van de Geijn，R.A.（分布式内存计算会议，1991年）。诉讼程序。，第六届（1991年），IEEE），287-290 [61] 毛里，F。；加利，G。；Car，R.，Phys.公司。B版，47、15、9973（1993） [62] Ordejón，P。；Drabold，D.A。；Grumbach，M.P。；Martin，R.M.，物理学。版本B，48，14646-14649（1993） [63] Mauri，F。；加利·G·物理学。版本B，50，4316-4326（1994） [64] Ordejón，P。；Drabold，D.A。；马丁·R·M。；Grumbach，M.P.，物理学。B版，51、3、1456（1995年） [65] 特特，M.P。；佩恩，M.C。；Allan，D.C.，物理学。修订版B，4012255（1989） [66] 佩恩，M.C。；特特，M.P。；阿伦·D.C。；阿里亚斯，T.A。；Joannopoulos，J.D.，现代物理学评论。，64, 1045-1097 (1992) [67] Kim，J。；Mauri，F。；加利·G·物理学。B版，52，1640-1648（1995） [68] 北卡罗来纳州默明市。；Canel，E.、Ann.Phys.、。，26, 2, 247-273 (1964) [69] 林，L。；杨，C。；Meza，J。；卢，J。；Ying，L。；E、 W.，ACM事务处理。数学。软件，37，40（2011）·Zbl 1365.65069号 [70] 杰奎琳，M。；林，L。；Yang，C.，ACM翻译。数学。软件，43，3，21（2016） [71] Sylvester，J.J.，Phil.Mag.，第4卷，第138-142页（1852年） [72] Fu，C.-L。；Ho，K.-M.，物理学。B版，285480-5486（1983年） [73] Pulay，P.，化学。物理学。莱特。，73, 2, 393-398 (1980) [74] 尼普洛查，J。；B.帕尔默。；Tipparaju，V。；克里希南，M。；Trease，H。；Aprá，E.，Int.J.高性能计算。申请。，20, 2, 203-231 (2006) [75] ELSI团队，2017年，ELSI用户指南，http://elsi-ixchange.org。 [76] 佩杜，J.P。；伯克，K。；Ernzerhof，M.，物理学。修订稿。，773865-3868（1996年） [77] 哈夫，V。；布鲁姆，V。；Havu，P。；Schefler，M.，J.计算。物理。，228, 22, 8367-8379 (2009) ·邮编：1180.82004 [78] Nemec，L。；布鲁姆，V。；林克，P。；Schefler，M.，物理学。修订稿。，111, 6, 065502 (2013) [79] Li，X.S。；Demmel，J.W.，ACM翻译。数学。软件，29，2，110-140（2003）·Zbl 1068.90591号 [80] 格里戈里，L。；Demmel，J.W。；Li，X.S.，SIAM J.科学。计算。，1289-1314年3月29日（2007年）·Zbl 1141.65354号 [81] M.Jacquelin，Y.Zheng，E.Ng，K.Yelick，异步任务型稀疏Cholesky解算器，arXiv:1608.000442016。 [82] 卢，J。；Yang，H.，多尺度模型。模拟。，15, 1, 254-273 (2017) ·Zbl 1365.65273号 [83] H.Yang，J.Lu，PSPBLAS:分布式内存稀疏BLAS的新框架，2017年，正在准备中。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。