[发明专利]分子动力学模拟软件的并行PME的加速优化方法及系统

说明书

本公开提供了一种分子动力学模拟软件的并行PME的加速优化方法及系统，将计算任务拆分成多份，分配至超级计算平台的各个从核上，利用从核进行计算；在计算过程中的快速傅里叶变换中，利用数据分块，从核完成矩阵转置的数据复制；主核使用DMA的方式获取各从核的计算结果，并将各计算结果合并及向量化，主核使用RDMA技术代替传统的MPI技术来获取其他主核的数据。本公开能够使分子动力学模拟软件顺利在超级计算平台上进行加载，同时能够提高计算性能。

技术领域

本公开属于PME的加速优化技术领域，涉及一种分子动力学模拟软件的并行PME的加速优化方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

分子动力学模拟是指利用计算机技术对系统中的分子、原子的运动状态进行仿真，从而分析系统中的热力学量和其他宏观性质。现被广泛应用于生化、物理、材料等领域的科学研究工作中。

GROMACS是经典的分子动力学模拟软件，其初始设计目的主要用来模拟需要计算很多复杂键合作用的生物化学分子体系(蛋白质、脂质、核酸等)内粒子的运动情况和体系整体信息变化情况，以获取足够的生物化学分子作用力信息支持生物信息领域的研究。但是在实际运用中GROMACS由于其出色的非键合作用力计算性能却在非生物化学分子体系领域取得了意想不到的效果，受到了聚合物等领域研究的青睐，在这些领域的研究中大放异彩。但其在计算原子间相互作用力时有着极其庞大的计算量，串行计算的情况下会产生大量的计算时间，因此很多平台都对GROMACS进行了并行优化。

但据发明人了解，很多超级计算机平台由于自身架构不同于Intel及AMD处理器，没有办法直接使用现有的GROMACS代码，不能够体现出超级计算平台的优势。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种分子动力学模拟软件的并行PME的加速优化方法及系统，本公开能够使分子动力学模拟软件顺利在超级计算平台上进行加载，同时能够提高计算性能。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种分子动力学模拟软件的并行PME的加速优化方法，包括：

将计算任务拆分成多份，分配至超级计算平台的各个从核上，利用从核进行计算；

在计算过程中的快速傅里叶变换中，利用数据分块，从核完成矩阵转置的数据复制；

主核使用DMA的方式获取各从核的计算结果，并将各计算结果合并及向量化，主核使用RDMA技术获取其他主核的数据。

作为进一步的限定，上述各步骤为并行的。

作为进一步的限定，根据从核的数量N，将计算数据拆分为N份，并将每一份分配到一个从核上。

作为进一步的限定，将原始数据分块，每个从核使用DMA方式在主存中读取指定块的数据，将这些数据进行转置并拼接成转置后的连续内存数据，并最后将这些连续数据以DMA的方式写回主存。

作为进一步的限定，数据分块时，读取和写回粒度均控制在180B-200B之间。

作为进一步的限定，利用加法操作合并各个从核的计算结果，使用单指令多数据流的方法，优化所述加法操作过程。

作为进一步的限定，引入局部数据存储器，用作保存从核所需要的数据的存储器，使用局部数据存储器，用以保存从核所需要的数据，每个从核拥有各自的局部数据存储器，原始计算数据直接创建在局部数据存储器中。

一种分子动力学模拟软件的并行PME的加速优化系统，包括：

从核优化模块，被配置为将计算任务拆分成多份，分配至超级计算平台的各个从核上，利用从核进行计算；