Quantum ESPRESSO

简介

Quantum ESPRESSO基于密度泛函理论、平面波和赝势(范数守恒和超软)开发,是用于纳米级电子结构计算和材料建模的开源软件包。

根据GNU通用公共许可证的条款,全世界的研究人员均可免费使用。

可用的版本

版本

平台

构建方式

模块名

7.2

cpu

spack

quantum-espresso/7.2-intel-2021.4.0 思源一号

7.1

cpu

spack

quantum-espresso/7.1-intel-2021.4.0 思源一号

7.0

cpu

spack

quantum-espresso/7.0-intel-2021.4.0 思源一号

6.7

cpu

spack

quantum-espresso/6.7-intel-2021.4.0 思源一号

6.7

cpu

spack

quantum-espresso/6.7-gcc-11.2.0-openblas-openmpi 思源一号

7.2

cpu

spack

quantum-espresso/7.2-intel-2021.4.0

7.1

cpu

spack

quantum-espresso/7.1-intel-2021.4.0

7.0

cpu

spack

quantum-espresso/7.0-intel-2021.4.0

6.6

cpu

容器

quantum-espresso/6.6

6.7

cpu

源码编译

quantum-espresso/6.7-intel-21.4.0-impi

Spack安装参考

spack install quantum-espresso@7.1%intel@2021.4.0 +libxc ^intel-oneapi-mpi

Intel编译器安装方法:

  1. 编译QE

srun -p 64c512g -n 8 --pty /bin/bash
module load oneapi/2021.4.0
tar -zxvf qe-7.2-ReleasePack.tar.gz && cd qe-7.2
./configure MPIF90=mpiifort CC=mpiicc F90=ifort F77=mpiifort --prefix=/path/to/qe.7.2 #用绝对路径指定编译后执行文件位置
make all install -j
make all install
  1. 编译EPW,需要先下载wannier90安装包:

cp ./wannier90-3.1.0.tar.gz qe-7.2/archive/v3.1.0.tar.gz
cd qe-7.2/EPW
make epw
  1. 编译完成后将qe.7.2/bin添加到环境变量,使用QE之前先调用oneapi/2021.4.0

算例下载

wget https://repository.prace-ri.eu/git/UEABS/ueabs/-/raw/master/quantum_espresso/test_cases/small/ausurf.in
wget https://repository.prace-ri.eu/git/UEABS/ueabs/-/raw/master/quantum_espresso/test_cases/small/Au.pbe-nd-van.UPF

集群上的Quantum ESPRESSO

一. 思源一号上的Quantum ESPRESSO

基于intel编译器编译的版本

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=1node_qe
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 1
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --exclusive
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load oneapi
module load quantum-espresso/6.7-intel-2021.4.0

export OMP_NUM_THREADS=1
ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

mpirun pw.x -i ausurf.in

使用如下脚本提交作业

sbatch qe_intel.slurm

运行结果如下所示

PWSCF        :   3m50.28s CPU   3m53.80s WALL

tree out
out/
├── ausurf.save
│   ├── Au.pbe-nd-van.UPF
│   ├── charge-density.dat
│   ├── data-file-schema.xml
│   ├── wfc1.dat
│   └── wfc2.dat
└── ausurf.xml

基于GCC编译器编译的版本

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=1node_qe_gcc
#SBATCH --partition=64c512g
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=64
#SBATCH --exclusive
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err

module load openmpi/4.1.1-gcc-11.2.0
module load quantum-espresso/6.7-gcc-11.2.0-openblas-openmpi

export OMP_NUM_THREADS=1
ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

mpirun pw.x -i ausurf.in

使用如下命令提交作业

sbatch qe_gcc.slurm

运行结果如下所示:

PWSCF        :   5m18.95s CPU   5m26.66s WALL

tree out
out/
├── ausurf.save
│   ├── Au.pbe-nd-van.UPF
│   ├── charge-density.dat
│   ├── data-file-schema.xml
│   ├── wfc1.dat
│   └── wfc2.dat
└── ausurf.xml

1 directory, 6 files

二. π2.0集群上的Quantum ESPRESSO

基于intel2021.4.0编译器编译的6.7版本

#!/bin/bash
#SBATCH -J 80cores
#SBATCH -p cpu
#SBATCH -n 80
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited
module load quantum-espresso/6.7-intel-21.4.0-impi

mpirun pw.x -i ausurf.in

使用如下命令提交作业

sbatch qe_intel.slurm

运行结果如下所示:

PWSCF        :   6m42.48s CPU   6m53.24s WALL

使用容器部署的版本

在 cpu 队列上,总共使用 80 核 (n = 80) cpu 队列每个节点配有 40 核,所以这里使用了 2 个节点。脚本名称可设为 slurm.test

#!/bin/bash

#SBATCH -J QE_test
#SBATCH -p cpu
#SBATCH -n 80
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH -o %j.out
#SBATCH -e %j.err

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

module load quantum-espresso

srun --mpi=pmi2 pw.x -i ausurf.in

使用如下指令提交:

$ sbatch slurm.test

运行结果如下所示:

PWSCF        :  17m37.92s CPU  17m51.67s WALL

tree out
out/
    ├── ausurf.save
       ├── Au.pbe-nd-van.UPF
       ├── charge-density.dat
       ├── data-file-schema.xml
       ├── wfc1.dat
       └── wfc2.dat
    └── ausurf.xml

运行结果

思源一号

quantum-espresso/6.7-intel-2021.4.0

核数

64

128

192

CPU time

5m32.13s

3m49.22s

3m41.00s

quantum-espresso/6.7-gcc-11.2.0-openblas-openmpi

核数

64

128

192

CPU time

6m44.78s

5m18.95s

5m31.64s

π2.0

quantum-espresso/6.7-intel-21.4.0-impi

核数

40

80

120

CPU time

9m21.27s

6m42.48s

5m 1.21s

quantum-espresso/6.6

核数

40

80

120

CPU time

19m27.24s

17m39.15s

15m25.99s

建议

通过分析上述运行结果,我们推荐您使用以下两个版本运行QE作业

module load quantum-espresso/6.7-intel-2021.4.0       思源一号
module load quantum-espresso/6.7-intel-21.4.0-impi    π2.0

参考资料


最后更新: 2024 年 05 月 11 日