GROMACS 2020在ROCm平台上的移植与优化

来源：计算机工程与科学杂志2021年第11期北京时间：

作者：张驭洲, 曹武迪, 卜景德, 谭光明, 吉青

单位：（1.中国科学院理论物理研究所理论物理先进计算联合实验室，北京 100190；2.中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室， 北京 100190）

摘要：GROMACS是应用广泛的开源分子动力学模拟软件，当前主要通过CUDA使用NVIDIA GPU进行加速计算。ROCm是一个开源的高性能异构计算平台。基于ROCm平台的HIP编程语言，首次实现了GROMACS 2020系列在ROCm平台上的完整移植。在MI50 GPU上，以一个复杂离子液体模拟算例为目标，使用GPU性能分析工具rocprof对移植代码进行了性能分析。针对MI50硬件特性，先后对成键力核函数、静电力的PME核函数和短程非成键力核函数进行了优化，优化后运行目标算例的性能相比初始版本整体上获得了约2.8倍的加速比，在 MI50上的性能高于GROMACS原版OpenCL代码60.5%，相对纯CPU版本有约2.7倍的加速比。在另外2个具有代表性算例的单结点测试以及离子液体算例的多结点扩展性测试中，优化后的代码也达到了较好的性能提升，这表明所采用的优化操作具有一定的通用性。

关键词：分子动力学；GROMACS,ROCm,应用移植,性能优化,

基金资助：国家重点研发计划（2018YFB0204400）