Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

Open source računalna kemija (drugi dio)

Open source računalna kemija (drugi dio)

Prezentacija održana na LKLK konferenciji Linux korisnika 2014 u Rijeci, 25. listopada 2014. Više informacija: http://lklk.eu/

Vedran Miletić

October 26, 2014
Tweet

More Decks by Vedran Miletić

Other Decks in Technology

Transcript

  1. Open source računalna kemija (drugi dio) LKLK Konferencija Linux Korisnika

    2014 Rijeka, 25. listopada 2014.
  2. Vedran Miletić • Asistent na Odjelu za informatiku – Računalne

    mreže, Operacijski sustavi, ... – Dizajn biološki aktivnih molekula računalnim metodama (suradnja s Odjelom za biotehnologiju) • Vanjski suradnik na Tehničkom fakultetu – Računalne mreže • Student doktorskog studija na FER-u
  3. Pregled pojmova • Znanstveno računanje – Matematičke operacije (većinom) na

    poljima – Model, implementacija, simulacija • CPU i GPU, GPU computing – Programabilni shaderi, Cg – NVIDIA CUDA i OpenCL • Višejezgreni i heterogeni procesori – Intel Core, AMD APU, NVIDIA Tegra K1
  4. Paralelno programiranje • Simultano izvođenje više operacija • OpenMP •

    OpenACC • MPI • NVIDIA CUDA • OpenCL
  5. Računarstvo visokih performansi • Računalni klaster: velik broj neovisnih računala

    • Top 500 superračunala na svijetu • Akceleratori (12.8% superračunala) – NVIDIA Tesla (9.1%) – Intel Xeon Phi (3.3%) – AMD FirePro (0.4%) • Operacijski sustavi: 97% Linux, 2.4% Unix, 0.4% Windows
  6. Superračunalo TITAN Izvor: https://www.olcf.ornl.gov/titan/

  7. Poboljšanje atomističkih simulacija • Povećanje sustava – 10 000 atoma

    postaje 100 000 atoma • Povećanje vremena – 10 ns postaje 100 ns • Povećanje energije – "Bolja fizika", "preciznija numerika" – Molekulska mehanika postaje kvantna mehanika • Moguća je kombinacija (pitanje omjera)
  8. MM vs QM • Molekularna mehanika (MM) – Manja preciznost

    – Veća brzina izvođenja • Kvantna mehanika (QM) – Veća preciznost – Manja brzina izvođenja • Često se koristi hibridni pristup QM/MM
  9. Podrška za GPU u MD softverima • AMBER • CHARMM

    • NAMD • LAMMPS • GROMACS • ACEMD • ... Izvor: http://www.nvidia.com/object/gpu-applications.html?mDicS
  10. Paralelizacija u GROMACS-u • MPI • OpenMP • NVIDIA CUDA

    – Podržava multi-GPU • Preliminarno podržava OpenCL za Xeon Phi
  11. Performanse GROMACS-a Izvor za obje slike: http://www.gromacs.org/GPU_acceleration

  12. A više od jednog računala? Izvor: http://www.scalalife.eu/content/performance-validation-and-benchmarking

  13. Naše iskustvo • Testni sustav 1: – AMD FX 8120

    – 16 GB DDR3 – NVIDIA GeForce GTX 660 Twin Frozr • Testni sustav 2: – AMD FX 6100 – 8 GB DDR3 – 2 * NVIDIA GeForce GTX 480 • Izvođenje na 2 PC-a povezanih Fast i Gigabit Ethernetom
  14. Podrška za GPU u QC softverima • Abinit • CP2K

    • GAMESS • Gaussian • NWChem • Quantum Espresso • ... Izvor: http://www.nvidia.com/object/gpu-applications.html?cCtrY
  15. Kako odabrati QC softver? • Pitati kolege sa drugih instituta

    – "Mi koristimo Gaussian" – Nope.avi • Atkins 1 i Atkins 2 – Želimo li razvijati nove teorije? • List of QC and SSP software – #moderni #klinci #wikipedia – "CP2K ima sve Yes, mora da je ful dobar"
  16. Stvarno, zašto CP2K? Izvor: http://cp2k.org/science

  17. Opis CP2K "CP2K is a program to perform atomistic and

    molecular simulations of solid state, liquid, molecular, and biological systems."
  18. Korištene fizikalne metode "It provides a general framework for different

    methods such as e.g., density functional theory (DFT) using a mixed Gaussian and plane waves approach (GPW) and classical pair and many-body potentials."
  19. Programski jezik i licenca "CP2K is freely available under the

    GPL license. It is written in Fortran 95 and can be run efficiently in parallel."
  20. Dokumentacija • http://manual.cp2k.org/ • http://cp2k.org/exercises • CECAM / HP2C 3rd

    CP2K Tutorial • NSCCS / ARCHER CP2K UK Workshop 2014
  21. Algoritmi u CP2K • Podaci o atomima zapisani su u

    rijetkoj matrici • Rezultat zahtijeva računanje produkta matrica • Biblioteka DBCSR (Distributed Blocked Compressed Sparse Row) – CPU kod u Fortranu – GPU kod u CUDA C-u – Preliminarna podrška za Xeon Phi
  22. Izvor: http://www.nanosim.mat.ethz.ch/research/CP2K CP2K Performanse

  23. Efikasnost izvođenja "We usually run simulations like at 50% parallel

    efficiency just to reduce our waiting time from six months to one month." -- Joost VandeVondele, "Petascale resources and CP2K", http://youtu.be/teHVWKwBOTU @ 22:35
  24. None
  25. Je li to dovoljno jako? "Ne mogu oni kupiti toliko

    jako superračunalo koliko ja mogu staviti membrana." -- doc. dr. sc. Željko Svedružić
  26. Naši planovi • Daljnja zamjena komercijalnih i besplatnih alata open

    source alternativama – primarno GROMACS i CP2K • Migracija nastave kolegija na Linux – Kemoinformatika (lakše) – Dizajn biološki aktivnih molekula računalnim metodama (teže) • Uključivanje u razvoj softvera – Prvi commitovi već ušli u GROMACS i CP2K
  27. Hvala na pažnji! vmiletic@inf.uniri.hr