北大团队完成ABACUS鲲鹏920适配并优化19类算子

驱动中国11月1日消息，密度泛函理论（DFT）是研究半导体、金属等关键材料性质的主流第一性原理方法。ABACUS（原子算筹）是国内自主研发的密度泛函开源软件，由多家单位联合开发，国内外用户超过一千人，应用单位过百家。华为计算发文称，在北京大学鲲鹏昇腾科教创新卓越中心支持下，北京大学力学与工程科学学院陈默涵研究员团队完成ABACUS在鲲鹏920全系列平台上的适配，并把19类材料领域核心算子逐项优化。相关代码已推送到GitHub开源社区。

性能测试显示，在与业界主流CPU相同的28核、28进程×1线程配置下，采用SVE指令集的版本在标准测试集上的运行速度提升1.3至3.9倍；在单节点满核并启用矩阵运算单元的配置下，运行速度提升幅度达到10.7倍。

适配过程中，团队首先要打通编译链和数学库依赖。鲲鹏920的几个型号支持的向量指令集并不相同，分别为NEON、SVE和SVE512，并内置专门用于矩阵运算的单元。如果沿用通用编译选项，程序只会调用基础代码路径，相关硬件能力未被启用，测试结果仅反映未经调优的开箱状态。

针对上述情况，团队为三款芯片分别适配了编译路径。其中两款使用gcc-openmpi-openblas，分别编译出NEON和SVE版本；第三款改用clang-hmpi-kblas，编译SVE512和矩阵运算指令集版本。另一个改动是新增USE_KML编译选项，将鲲鹏数学库（KML）接入ABACUS。

接口层面也需要同步调整。KFFT与开源fftw3、KScaLAPACK与开源ScaLAPACK在函数签名和默认行为上不完全一致。团队修改了FFT接口的OMP配置，并调整abstol和orfac两个默认值，第三款芯片由此完成整体适配。

相关对比图显示，在10种典型材料体系总计算耗时对比中，同为28核、28进程×1线程配置时，绿色代表业界主流x86，蓝色代表鲲鹏920新型号。