A thread-level parallelization of pairwise additive potential and force calculations suitable for current many-core architectures
A thread-level parallelization of pairwise additive potential and force calculations suitable for current many-core architectures
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适用于当前多核架构的成对加性势和力计算的线程级并行化
DOI：
10.1007/s11227-018-2272-2
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发表时间：
2018
影响因子：
3.3
通讯作者：
S. Okazaki
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Y. Andoh;S. Suzuki;S. Ohshima;T. Sakashita;M. Ogino;T. Katagiri;N. Yoshii;S. Okazaki
在分子动力学（MD）模拟中，以成对相加的方式计算势能及其导数，即力，如Lennard-Jones相互作用和库仑相互作用的短程部分构成了算术运算的主要部分。为了有效地利用当前多核结构的超级计算机，实现势与力的成对相加计算的高线程级并行化效率至关重要。在本文中，我们提出了四种新的线程级并行化算法，用于成对相加势和力的计算。我们在一个基于快速多极法的MD计算代码中实现了这四个代码。在FX100超级计算机和英特尔Xeon Phi协处理器上进行了性能基准测试。该代码成功地实现了高线程级并行化效率，在FX100上有32个线程，在Xeon Phi上有多达60个线程。
In molecular dynamics (MD) simulations, calculations of potentials and their derivatives by coordinate, i.e., forces, in a pairwise additive manner such as the Lennard–Jones interactions and a short-range part of the Coulombic interactions form the main part of arithmetic operations. It is essential to achieve high thread-level parallelization efficiency of these pairwise additive calculations of potentials and forces to use current supercomputers with many-core architectures effectively. In this paper, we propose four new thread-level parallelization algorithms for the pairwise additive potential and force calculations. We implement the four codes in a MD calculation code based on the fast multipole method. Performance benchmarks were taken on the FX100 supercomputer and Intel Xeon Phi coprocessor. The code succeeds in achieving high thread-level parallelization efficiency with 32 threads on the FX100 and up to 60 threads on the Xeon Phi.
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