Hybrider CPU/GPU Integral-Engine für stark skalierende Ab-initio-Methoden

Wir präsentieren einen parallelen Integralalgorithmus für zwei-Elektron-Beiträge, die in der Hartree-Fock- und hybriden Dichtefunktionaltheorie auftreten, der eine starke Skalierung auf inhomogenen Rechenclustern ermöglicht. Mit einem besonderen Fokus auf Grafikprozessoren zeigen wir, dass unser Ansatz eine effiziente Nutzung von CPUs und Grafikprozessoren (GPUs) gleichzeitig ermöglicht, obwohl die unterschiedlichen Architekturen konfliktbehaftete Strategien erfordern, um eine effiziente Programmausführung sicherzustellen. Darüber hinaus präsentieren wir eine allgemeine Strategie zur Nutzung großer Basissätze wie quadruple-ζ split valence auf GPUs und untersuchen das Gleichgewicht zwischen CPUs und GPUs abhängig von den l-Quantenzahlen der entsprechenden Basisfunktionen. Schließlich präsentieren wir erste illustrative Berechnungen in einer hybriden CPU/GPU-Umgebung und demonstrieren die starke Skalierbarkeit unserer Parallelisierungsstrategie auch für rein CPU-basierte Berechnungen.