ソフトウェア紹介NTChem

性能データ(1)

概要

世界記録規模のナノグラフェン2量体(C₁₅₀H₃₀)₂ に対するRI-MP2計算が，「京」80,199ノード641,592コアを用いて，12分39秒で計算可能になった (実行効率30%, 3.1PFOPS)．

計算対象

• ナノグラフェン2量体 (two-layer nanographene dimer)：(C₁₅₀H₃₀)₂ のエネルギー計算
• サイズ：360[原子]，9,840[原子軌道]

計算条件

• アルゴリズム： RI-MP2 (Resolution of Identity – Second-order Møller–Plesset perturbation method)
• 基底関数：cc-pVTZ
• 使用ライブラリ：Fujitsu SSLII (BLAS，LAPACK，ScaLAPACK)，SMASH1.2，Libint 1.1.5

計算機

• マシン：スーパーコンピュータ「京」
• スペック

性能最適化

• 演算最適化：MP2摂動計算で使われる4中心の2電子積分の計算(O(N⁵))を行列積の形に書き替え，level 3 BLAS (DGEMM)を適用した．
• 通信最適化：MPIとOpenMPによるハイブリッド並列化の実装．特にMPI並列については，京全ノードで良好なスケーリングを達成可能な新たな並列アルゴリズム(積分計算に2軸並列を適用)を提案し，大規模な電子相関計算(RI-MP2/cc-pVTZ)を実現した．

性能情報

• 最大並列数：80,199[nodes], 641,592[cores]
• 実行時間：12分39秒
• 実効性能：3.1[PFlops]
• 実行効率：30%
• 並列化率：99.99968%
• スケーラビリティ：

参考情報

• 8,911[nodes]で計算すると45分で実行可能．ピーク性能比62%の実行効率．
• (C₉₆H₂₄)₂240[原子]，6432[軌道]：32,768 cores ,11分57秒で実行可能．
• C₂₄₀fullerene 240[原子], 7,600[軌道]：13分で実行可能．

性能データ(2)

概要

分子ピンセット(buckycatcher)：C₆₀@C₆₀H₂₈ に対するRI-MP2エネルギー微分計算が．多軸並列を適用したNTChemを使用することで， 65,536[cores]の高並列計算で，15分55秒で計算が可能になった．

計算対象

• 分子ピンセット(buckycatcher)：C₆₀@C₆₀H₂₈のエネルギー微分計算
• サイズ：148[原子]，3,884[原子軌道]

計算条件

• アルゴリズム： RI-MP2 (Resolution of Identity – Second-order Møller–Plesset perturbation method) gradient
• 基底関数：def2-TZVP
• 使用ライブラリ：Fujitsu SSLII (BLAS，LAPACK，ScaLAPACK)，SMASH1.2，Libint 1.1.5

計算機

• マシン：スーパーコンピュータ「京」
• スペック

性能最適化

• 演算最適化：MP2摂動計算で使われる4中心の2電子積分の計算(O(N⁵))を行列積の形に書き替え，level 3 BLAS (DGEMM)を適用した．
• 通信最適化：MPIとOpenMPによるハイブリッド並列化の実装．特にMPI並列については，京全ノードで良好なスケーリングを達成可能な新たな並列アルゴリズム(積分計算に2軸並列を適用)を提案し，高並列計算が可能となった.

性能情報

• 最大並列数：8,192[nodes], 65,536[cores]
• 実行時間：15分55秒
• 並列化率：99.9981%
• スケーラビリティ

性能データ(3)

概要

HCl分子に対する量子モンテカルロ法（Quantum Monte Carlo method）計算について，拡散モンテカルロ法8,192 [cores]で，84%の並列化効率を達成した．

計算対象

• HCl分子の量子モンテカルロ法（Quantum Monte Carlo method）による統計的な物理量の計算．
• サイズ：2[原子]，819,200 (VMC)[サンプル]，409,600 (DMC)[サンプル]，

計算条件

• アルゴリズム： 変分モンテカルロ法 variational Monte Carlo(VMC)，拡散モンテカルロ法 diffusion Monte Carlo (DMC)，
• 基底関数：The RHF wave function with the cc-pVTZ-DK basis set
• 使用ライブラリ：Fujitsu SSLII (BLAS，LAPACK，ScaLAPACK)，Libint 1.1.5

計算機

• マシン：スーパーコンピュータ「京」
• スペック

性能最適化

• 演算最適化：MO計算をまとめて行い，level 3 BLAS (DGEMM)を適用した．
• 通信最適化：MPI parallelized by simple distributing walkers(アンサンブル並列)．

性能情報

• 最大並列数：1,024[nodes], 8,192[cores]
• 並列化率：99.9977%
• スケーラビリティ：

参考情報

• OsO4の変分モンテカルロ法25,600[cores]で90%の並列化効率．