国产软硬件生态融合3：华为鲲鹏920处理器上ABACUS随机波函数DFT方法测试
作者：张笑扬，邮箱：zxypku21@stu.pku.edu.cn
作者：陈诺，邮箱：chennuo@stu.pku.edu.cn
作者：李雨桥，邮箱：yuqiaoli25@stu.pku.edu.cn
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最后更新时间：2026/06/11
一、背景介绍
本测试教程针对ABACUS（原子算筹）软件里基于平面波实现的随机波函数密度泛函理论方法（Stochastic Density Functional Theory，简称SDFT）。ABACUS的SDFT方法基于平面波，由于波函数之间不需要正交化处理，因此具有较好的并行扩展性，详细计算教程可见链接：https://mcresearch.github.io/abacus-user-guide/test-sdft.html
本次测试方式：分别在Intel Xeon Gold 6132工作站与鲲鹏920新型号/专业版上按一定进线程配置运行。所有算例的相对误差都在10e-9以下，总压强（Total Pressure）绝对误差在0.00001 kbar附近。关于ABACUS在华为鲲鹏920处理器上的编译请参见本系列：国产软硬件生态融合1：ABACUS基于华为鲲鹏920处理器的编译和使用指南
二、效率测试总结
使用abacus-develop的release页面的3.9.0.25，编译出名为
abacus_2p的可执行文件对比环境：台式机工作站。（Intel Xeon Gold 6132，以下简称6132）
920新型号比较：4进程4线程 / 8进程2线程（部分大算例4*4运行较缓慢）。6132和新型号运行方式示例：
export OMP_NUM_THREADS=4
mpirun -np 4 abacus
- 920专业版比较：针对其众核特性，使用单节点满载性能进行比较。
6132：28进程运行；920专业版：取运行速度最快的单节点进程数作为参考。专业版运行方式示例：
export KML_FFT_THREAD_TYPE=OMP
export KML_BLAS_THREAD_TYPE=OMP
export OMP_NUM_THREADS=2
mpirun --map-by ppr:4:numa:pe=2 -np 8 abacus
算例来自中文文档：https://mcresearch.github.io/abacus-user-guide/test-sdft.html，包括随机波函数密度泛函理论（Stochastic Density Functional Theory, SDFT）和混合随机-确定性 DFT 方法（Mixed stochastic-deterministic DFT, MDFT）两类。
算例 1（C-sdft-8atom-700eV-3.5η）：密度为 12.307 g/cc，700 eV 高温的温稠密碳，随机密度泛函理论算例
算例 2（C-mdft-8atom-172.34eV-4.1η）：密度 14.416 g/cc，172.34 eV 高温的温稠密碳，混合随机-确定性密度泛函理论算例
| 算例 | C-mdft-8atom-172.34eV-4.1η | C-sdft-8atom-700eV-3.5η |
|---|---|---|
| 6132耗时/s | 564 | 214 |
| 920新型号耗时/s | 201 | 68 |
| 加速比 | 2.8 | 3.1 |
| 算例 | C-mdft-8atom-172.34eV-4.1η | C-sdft-8atom-700eV-3.5η |
|---|---|---|
| 6132耗时/s | 317 | 211 |
| 920专业版耗时/s | 52 | 11 |
| 加速比 | 6.1 | 19.2 |
以下前三组测试使用了较小的平面波截断能（ecutwfc）和切比雪夫展开阶数（nche_sto），仅作为正确性测试使用；后四组使用了较大的平面波截断能（ecutwfc）和切比雪夫展开阶数（nche_sto），用于对比效率，展示了真实物理情景下ABACUS软件结合鲲鹏920系列处理器解决极端高温高压问题计算的能力。
温稠密碳例子1
该算例计算时间小于10s，采用SDFT算法，8个原子，温度700 eV，3.5倍压缩比。仅作为正确性测试使用（中文文档）。
920新型号结果
对照组结果
温稠密碳例子2
该算例计算时间小于10s，采用MDFT算法，8个原子，172.34 eV，压缩比4.1倍。仅作为正确性测试使用（中文文档）。
920新型号结果
对照组结果
C-mdft-8atom-172.34eV-4.1η
920新型号测试结果：4进程4线程，加速2.8倍
920新型号结果：201 s
对照组结果：564 s
C-sdft-8atom-700eV-3.5η
920新型号测试结果：8进程2线程，加速3.1倍
920新型号结果：68 s
对照组结果：214 s
C-mdft-8atom-172.34eV-4.1η
920专业版测试：152进程1线程，加速6.1倍
920专业版结果：52 s
对照组结果： 317 s
C-sdft-8atom-700eV-3.5η
920专业版测试结果：224进程1线程，加速19.2倍
920专业版结果：11s
对照组结果：211 s
