超算平台更新vasp软件至5.3版本

应集群用户要求,集群平台已经将vasp软件升级至5.3版本,同时保留vasp5.2版本。
vasp5.3版本使用Intel并行工具编译,数学库采用Intel数学核心函数库,经测试,计算速度有较高提升。

1、Intel MKL简介
Intel数学核心函数库(MKL)是一套高度优化、线程安全的数学例程、函数,面向高性能的工程、科学与财务应用。英特尔 MKL 的集群版本包括 ScaLAPACK 与分布式内存快速傅立叶转换,并提供了线性代数 (BLAS、LAPACK 和Sparse Solver)、快速傅立叶转换、矢量数学 (Vector Math) 与随机号码生成器支持。
主要包括:
① LAPACK (线形代数工具linear algebra package)
② DFTs (离散傅立叶变换 Discrete Fourier transforms)
③ VML (矢量数学库Vector Math Library)
④ VSL (矢量统计库Vector Statistical Library)

2、MKL的主要功能
1)BLAS 和 LAPACK
在英特尔处理器中部署经过高度优化的基本线性代数例程BLAS(Basic Linear Algebra Subroutines)和 线性代数包LAPACK(Linear Algebra Package) 例程,它们提供的性能改善十分显著。

2)ScaLAPACK
ScaLAPACK是一个并行计算软件包,适用于分布存储的MIMD并行机。ScaLAPACK提供若干线性代数求解功能,具有高效、可移植、可伸缩、高可靠性的特点,利用它的求解库可以开发出基于线性代数运算的并行应用程序。
ScaLAPACK 的英特尔? MKL 实施可提供显著的性能改进,远远超出标准 NETLIB 实施所能达到的程度。

3)PARDISO稀疏矩阵解算器
利用 PARDISO 直接稀疏矩阵解算器解算大型的稀疏线性方程组,该解算器获得了巴塞尔大学的授权,是一款易于使用、具备线程安全性、高性能的内存高效型软件库。英特尔? MKL 还包含共轭梯度解算器和 FGMRES 迭代稀疏矩阵解算器。

4)快速傅立叶变换 (FFT)
充分利用带有易于使用的新型 C/Fortran 接口的多维 FFT 子程序(从 1 维至 7 维)。英特尔? MKL 支持采用相同 API 的分布式内存集群,支持将工作负载轻松地分布到大量处理器上,从而实现大幅的性能提升。此外,英特尔? MKL 还提供了一系列 C 语言例程(“wrapper”),这些例程可模拟 FFTW 2.x 和 3.0 接口,从而支持当前的 FFTW 用户将英特尔? MKL 集成到现有应用中。

5)矢量数学库(VML)
矢量数学库(Vector Math Library)借助计算密集型核心数学函数(幂函数、三角函数、指数函数、双曲函数、对数函数等)的矢量实施显著提升应用速度。

6)矢量统计库—随机数生成器(VSL)
利用矢量统计库(Vector Statistical Library)随机数生成器加速模拟,从而实现远远高于标量随机数生成器的系统性能提升。

Vienna Ab-initio SimulationPackage
VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。
  VASP通过近似求解Schrödinger方程得到体系的电子态和能量,既可以在密度泛函理论(DFT)框架内求解Kohn-Sham方程(已实现了混合(hybrid)泛函计算),也可以在Hartree-Fock(HF)的近似下求解Roothaan方程。此外,VASP也支持格林函数方法(GW准粒子近似,ACFDT-RPA)和微扰理论(二阶Møller-Plesset)。
  VASP使用平面波基组,电子与离子间的相互作用使用模守恒赝势(NCPP)、超软赝势(USPP)或投影扩充波(PAW)方法描述。
  VASP使用高效的矩阵对角化技术求解电子基态。在迭代求解过程中采用了Broyden和Pulay密度混合方案加速自洽循环的收敛。VASP可以自动确定任意构型的对称性。利用对称性可方便地设定Monkhorst-Pack特殊点,可用于高效地计算体材料和对称团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或Blöchl改进的四面体布点-积分方法,实现更快的k点收敛。

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