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	构建方式	模块名
7.2	spack	quantum-espresso/7.2-intel-2021.4.0 思源一号
7.1	spack	quantum-espresso/7.1-intel-2021.4.0 思源一号
7.0	spack	quantum-espresso/7.0-intel-2021.4.0 思源一号
6.7	spack	quantum-espresso/6.7-intel-2021.4.0 思源一号
6.7	spack	quantum-espresso/6.7-gcc-11.2.0-openblas-openmpi 思源一号
7.2	spack	quantum-espresso/7.2-intel-2021.4.0
7.1	spack	quantum-espresso/7.1-intel-2021.4.0
7.0	spack	quantum-espresso/7.0-intel-2021.4.0
6.6	容器	quantum-espresso/6.6
6.7	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：¶

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

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

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

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¶

Quantum ESPRESSO 官网

最后更新: 2024 年 11 月 22 日