材料物理应用解决方案

某重点大学，材料物理计算应用，单机计算性能强大，同时跨节点运算时无延时

主要应用软件为：Materials Studio，Quantum Espresso，VASP,Gaussian,LAMMPS,Siesta等

针对其应用而设计的一种有针对性的新型计算平台。

采用超级计算机搭建集群应用，同时用户要求整体集群计算运行时，噪音严格控制，因此采用超静音系列超算系统；

集群搭建框架，采用Infiniband QDR(40GB)高速计算网络，同时采用千兆网络环境搭建管理网络，计算节点+24盘位存储I/O，

在软件结构上，基于LINUX开源系统环境，MPI并行，编译器，数学库，PBS作业调度，作业管理软件等

  领域软件分析

现有的事实上的并行标准主要有共享内存和消息传递两种编程模式，因此物理、化学和材料计算领域的应用软件也不外乎这两种编程模式。共享内存编程模式主要是通过内存统一编址来实现数据的传递，Gaussian软件是这方面的代表，也是最常用的软件之一。虽然Gaussian软件可以支持通过Linda的消息传递模式，但是和单一操作系统的运行效率相比性能有所下降。消息传递模式并行编程便于程序的扩展性，也是这个领域主要应用所采用的计算模式。计算材料电子结构的vasp是其中典型的应用软件，在微泰WT61上的测试也表明该平台的性能很优异。

(一) 软件介绍

Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件，可以研究：分子能量和结构，过渡态的能量和结构，化学键以及反应能量，分子轨道，偶极矩和多极矩，原子电荷和电势，振动频率，红外和拉曼光谱，NMR，极化率和超极化率，热力学性质，反应路径。计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态。

Vasp软件

VASP是一个被广泛应用的基于密度泛函方法的从头算量子力学软件包，可以模拟固体、界面和表面的性质，适用于多种材料体系，包括陶瓷、半导体和金属等。第一原理计算允许科学家研究系统的电子、光学和结构性质的本质和根源，除了系统组成物质的原子序数以外，并不需要任何实验数据。因此，VASP非常适用于解决固体物理、材料科学、化学以及化工领域中的问题，在这些领域的研究中，科学家可以应用计算机进行虚拟实验，从而能大大节省实验的费用并缩短研发周期。VASP是使用赝势和平面波基组，进行从头量子力学分子动力学计算的软件包，它基于CASTEP 1989版使用Fortran90软件开发