分子动力学模拟中基于GPU的范德华非键作用计算

摘要：

GPU最初是专为图形渲染而设计的.近年来已经演化为高并行度、多线程、具有强大计算能力和极高存储器带宽的通用多核处理器,目前主流GPLJ的峰值计算能力通常可达CPU的数10倍.这提供了1种解决大计算量难题的新的可能.分子动力学模拟需要极强的计算能力.故使用GPU来进行分子动力学模拟的尝试是很自然的选择.本文基于NVIDIA的GeForceGTX295 GPU和CUDA2.3开发环境实现了范德华力计算、范德华势能计算和基于网格的邻居搜索.在邻居搜索算法实现中,对于不同计算能力的GPU给出了不同的实现策略.对36万粒子规模的高分子聚乙烯体系算例的测试表明:1个时间步的计算结果与计算性能突出的分子动力学软件GROMACS相应的计算结果一致(运行在工作站Intel Xeon E 5405上),相对于CPU单核计算性能有大幅提高,其中邻居搜索加速了17倍,范德华力计算加速了47倍;并且解决了邻居搜索时的边界问题.虽然本文是针对范德华力的计算,但是策略是通用的,其他方向的研究人员也可以参考.测试结果表明,使用 GPU来加速较大规模计算量的计算是可取的.

关键词：分子动力学、GPU、nvida、CUDA、GROMACS、邻居搜索、范德华力

所属期刊栏目：27

分类号：TQ015.9;TP391.9;O6-39(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金21073195;中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室开放基金

在线出版日期：2011-04-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1607-1612