CPU/GPU协同并行计算在第一性原理电子输运模拟中的应用

项目名称： CPU/GPU协同并行计算在第一性原理电子输运模拟中的应用

项目编号： No.11174289

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 郑小宏

作者单位： 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额： 60万元

中文摘要： 与非平衡格林函数结合，密度泛函理论已被成功应用于纳米电子器件输运行为的研究。然而，我们发现，器件的输运计算比普通的密度泛函计算速度要慢很多。尽管可以采取多核并行计算，但输运计算比普通密度泛函计算慢很多的问题依然如故，而且随着体系的增大，问题尤为突出，有时甚至慢到令人无法接受。这直接制约了很多物理体系和物理问题的研究。为了突破这个瓶颈，采用一种新的并行方式与并行机制来加快输运计算过程变得至关重要。GPU计算是最近发展起来的一种全新的并行模式，具有强大的并行计算能力。本项目探讨将基于CUDA技术的GPU并行编程应用于纳米器件的输运计算，将影响输运计算速度最大但非常适合在GPU上实现加速的密度矩阵计算部分、实空间求解Poisson方程部分和透射函数以及电流的计算部分移到GPU上进行，而其它部分依然在CPU上计算，以加快器件模拟的运算速度，大大缩短计算模拟的时间。

中文关键词： 第一性原理；电子输运；GPU加速；非平衡格林函数；

英文摘要：

英文关键词： first principles；electron transport；GPU acceleration；non-equilibrium Green's function；