MD 計算の高速化  [Screening]

インストールしたマシンの 1 ノードを使って、分子動力学計算を MPI / CUDA (NVIDIA GPU) を使って高速計算します。

  • 4台 / 1ノード までのマルチ GPU による並列計算も可能です。
  • 複数ノードを使って、MPI で並列計算をする機能は、現時点では実装してません。MPI は、1 ノードの論理プロセッサ数（スレッド数）での並列計算になります。

実際に動作する myPresto の MD 計算プログラムと、並列計算による高速化の効果は以下の通りです。

計算条件:
原子数=47054、系のサイズ=83Å x 76Å x 76Å 周期的境界条件 NVTアンサンブルで 1000 steps 実行時 (psygene / psygene-G の空間分割数: 3 x 2 x 2 = 12)

Windows 64bit

 MD プログラム名 MPI CUDA
NVIDIA GTX650 1GB		 通常のPC
Windows 10
Intel Corei7-4777 3.4GHz
8GBメモリ
cosgene 1493.6 sec
(1.0 倍)
cosgene_MPI 8並列 380.3 sec
(3.93 倍)
psygene 8並列 676.6 sec
(2.21 倍)
psygene-G 8並列 1GPU  218.1 sec
(6.85倍)

Linux 64bit

 MD プログラム名 MPI CUDA NVIDIA Tesla K20 5GBメモリ 計算サーバ
Linux CentOS6
Intel Xeon(R) E5-2697 v2 @ 2.70GHz x 2
(24コア48論理プロセッサ)
64GBメモリ
cosgene 1720.5 sec
(1.0 倍)
cosgene_MPI 16並列 322.8 sec
(5.33 倍)
psygene 12並列 280.9 sec
(6.12 倍)
psygene-G 12並列 1GPU  80.57 sec
(21.4 倍)
psygene-G 12並列 2GPU  45.67 sec
(37.7 倍)

実行環境のインストール方法

Windows 64bit

MPI 実行環境のインストール

MPI による並列計算で高速に MD 計算する場合に必要になります。(対象の MD プログラムは、cosgene_MPI, psygene, psygene-G)
マイクロソフトの MS-MPI をインストールします。

https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=100593

ここから、[Download] をクリックして、msmpisetup.exe をダウンロードして、ダブルクリックするとインストールが完了します（環境変数の設定も同時に行われます）。

CUDA 実行環境のインストール

GPU による並列計算で高速に MD 計算する場合に必要になります。(対象の MD プログラムは、psygene-G)
NVIDIA のグラフィックドライバの最新版がインストールされていれば動作します。
グラフィックドライバは以下からダウンロードしてください。

http://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp

Linux 64bit

MPI 実行環境のインストール

MPI による並列計算で高速に MD 計算する場合に必要になります。(対象の MD プログラムは、cosgene_MPI, psygene, psygene-G)
openmpi または mpich をインストールします。方法の詳細はインターネット等で調べてください。
例えば、openmpi の場合は管理者権限で、

$ yum install openmpi openmpi-devel        　 (CentOS系)

または

$ sudo apt-get install openmpi-bin openmpi-dev  (Ubuntsu系)

とコマンド実行すると、環境設定も同時に完了します。

CUDA 実行環境のインストール

GPU による並列計算で高速に MD 計算する場合に必要になります。(対象のMDプログラムは、psygene-G)
NVIDIA のグラフィックドライバの最新版がインストールされていれば動作します。
グラフィックドライバは以下からダウンロードしてください。

http://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp