平面波第一原理的应用现状绝大多数的低能级物理、化学和生物都可以使用电子Asurveryof computationalmaterialscience和离子量子物理学来解释。algorithminNERSCcommunity(2007)3.10%2.90%使用BO近似后任然难以求解6.40%密度泛函把模型进一步简化，是目前最常用的方法6.70%DFT6.90%BeyondDFT其中，平面波展开是最常用的算法=QMCCMD求解结果与实验相符合，计算精度高，最好的特点是CMC74%它可以简单地挪动原子PDE在全球的超算中心中，材料计算占据了不少的计算时间
平面波第一原理的应用现状
计算材料软件现状平面波是最常用、最成熟的方法FePt807atom,VASP1000成熟的软件众多，包括：VASP,CASTEP,CPMD,ABINIT,PWSCF(sodDACAPO,SOCORRO,DFT++,PARATEC,DOD100PW,CP2K,SPHINX,QBOX,PEtot10Totaltime-Full subspacediagonalizationCPU代码可扩展至千核AResidualminimization/optimizationFullorthogonalization3264256512128102420484096Processors单步第一原理分子动力学模拟需要P.Kent,ORNL1--2分钟
计算材料软件现状 平面波是最常用、最成熟的方法 成熟的软件众多，包括： VASP, CASTEP, CPMD, ABINIT, PWSCF, DACAPO, SOCORRO, DFT++, PARATEC, DODPW, CP2K, SPHINX, QBOX, PEtot CPU代码可扩展至千核 单步第一原理分子动力学模拟需要 1-2 分钟
计算材料软件面临的问题Nanocatalysis:Pt100to1000atoms.abinitioMDforafewnssearchforstructures.State-of-the-art:1-2minperMD step(so canonlycalculateafewps,Butwant:ns!)For>>1000atoms,linearscalingmethod(divideandMoleculardynamicsconquer)Pt201+427H01482atomsP.Kent,ORNLM.Neurock,U.Virginia
计算材料软件面临的问题
相关工作CPU并行方式已发展10-15年，已臻成熟把CPU的并行模式用于异构架构并非最优需要重新设计第一原理并行框架VASP:6xusingsingle GPUk-point,1SCF stepk-point,FuLScFloopINM
相关工作 CPU并行方式已发展10-15年，已臻成熟 把CPU的并行模式用于异构架构并非最优 需要重新设计第一原理并行框架
CUDA：GPU异构编程模型
CUDA：GPU异构编程模型