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使用体积分解方案并行实现3D FFT,以实现高效的分子动力学模拟。 (英语) Zbl 1352.65660号

摘要:三维快速傅里叶变换(3D FFT)在各种计算机模拟和数据分析中发挥着重要作用,包括分子动力学(MD)模拟。在本研究中,我们基于两种新的体积分解开发了3D FFT的混合(MPI+OpenMP)并行化方案,主要用于MD模拟中的粒子网格Ewald(PME)计算。在一个方案中,((mathbf{1d\Alltoall})在一个维度中执行五个全对全通信,而在另一个方案(mathbf{2d\Allto all},)中,一个二维全对全通讯与一个维度的两个全对所有通讯相结合\(mathbf{2d\Alltoall})类似于传统的体积分解方案。我们在RIKEN AICS的K计算机上使用大量处理器对不同网格大小的系统进行了3D FFT的基准测试。这两种方案的性能相当,优于现有的三维FFT。(mathbf{1d\ Alltoall})和(mathbf{2d\ Alltoall}\)的性能取决于超级计算机网络系统和每个维度的处理器数量。用户有足够的余地根据自己的条件优化性能。在PME方法中,计算了短程实空间相互作用和长程互易空间相互作用。由于实空间和互易空间的分解相同,当与最近开发的中点单元方法结合使用时,我们的体积分解方案特别有用。3D FFT的(mathbf{1d\ Alltoall})方案在K计算机上使用32768个核来模拟含有100多万个原子的病毒系统的一个MD循环,耗时4.7ms。

MSC公司:

65T50型 离散和快速傅里叶变换的数值方法
2005年5月 并行数值计算
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

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