量子化学计算（Gausssian）图形工作站硬件方案
（一）量子化学计算如何选择硬件配置
由于分子的类型、体系和模拟算法，以及各种应用和精度要求，都有不同的计算特点，对计算机硬件（CPU、内存、硬盘、GPU）配置要求有很大的差异 ，那么如何选择好服务器/工作站的硬件配置，提高计算速度，缩短求解时间？主要看用量子化学计算软件的算法，及做什么求解，因为算法和精度决定了计算特点和求解规模，合理的硬件配置，大大发挥机器性能，缩短求解时间。
主要量子化学软件：Gaussian，GAMESS，MOLPRO，NWChem
1.1量子化学算法、精度与计算成本
1.2原子体系规模、算法及硬件配置特点
NO | 体系规模划分 | 主要算法 | 硬件配置最低推荐 |
1 | 1000个原子以上 | 分子力学 | 多GPU架构 |
2 | 250-1000个原子 | 半经验或DFTB | 4核~16核+32~64GB内存 |
3 | 100-250个原子 | 密度泛函DFT | 4核~44以上+64~128GB |
4 | 25-100个原子 | 多体微扰理论方法MPn |
8核~64核+128~256GB+高io
|
5 | 10-25个原子 | 耦合簇CCSD(T) | 8~64核+192GB+高io |
6 | 10个原子以下 | 组态相互作用法CI/CC |
8~96核以上+256GB+高io
|
1.3以Gaussian为例，先看多核并行计算测试
（1）基于Gaussian 09版本
这个测试分别用4核、8核、16核、32核、64核进行求解，从计算结果看，多核并行加速比很理想
（2）基于Gaussian 16版本多核并行计算测试
这个测试分别对8核、16核、32核、44核进行求解，从计算结果看，多核并行加速比到32核很理想，44核已经对求解没有多大提升了
数据来源： http://www.hpc.co.jp/benchmark20150706.html
1.4 量子化学计算硬件配置特点
（1）不同算法的并行计算的核数加速比有所差异，不完全是线性的
（2）最新CPU架构和提升频率，对缩短求解时间非常显著
（3）精度高求解计算量大，对CPU频率和核数、内存容量、硬盘io要求均有很高要求
| CPU | 内存 | 硬盘 | GPU |
HF和DFT | 非常重要 | 不可忽视 |
| 支持 |
MP2，MP4 |
| 重要 | 非常重要 |
|
TD-DFT | 非常重要 | 不可忽视 |
| 支持 |
SAC-CI |
| 非常重要 | 非常重要 |
|
数据来源：http://www.hpc.co.jp/chem/c_select_hardware.html
（4）核数与内存比例为 1:4最为理想
（5）支持Tesla K40或K80 的GPU计算，显存需12GB以上，但算法有局限性，同时性价比不好
（6）组成集群的计算节点配置最好采用4核~10核超高频，效率最高
（二）基于量子化学计算，UltraLAB完美硬件配置推荐
2.1 UltraLAB图形工作站机型介绍
UltraLAB是西安坤隆计算机科技有限公司推出的定制图形工作站品牌，经过多年发展，该产品拥有傲视群雄的三大领先优势：先进计算硬件架构、完整齐全行业应用定制方案、专业硬件系统优化技术，大幅超越同类的“图形工作站”产品。以下是基于量子化学计算应用最快硬件架构产品系列：
NO | 机型种类 | 硬件特点 | 计算规模划分 |
1 | 极速工作站 H360 | 拥有最高频率4核5.1GHz | 中小计算规模，低精度应用 |
2 | 极速工作站H480 |
具备一定核数与超高频率两者完美结合， 如：6核4.5GHz，8核4.3GHz，10核4.3GHz | 中等计算规格，精度略高应用 |
3 | 极速工作站H610 | 具有双Xeon架构（最多44核）的自动超频加速 | 中大计算规模，高精度应用 |
4 | 高性能工作站 EX610 | 双Xeon 自动超频加速(最多44核）+ 8个并行存储 | 大计算规模，高精度应用 |
5 | 超级图形工作站 Alpha720 | 配备四颗Xeon（最高96核）+16个并行存储 | 超大计算规模，超高精度应用 |
2.2 硬件配置参考
NO | 型号 | 配置规格 | 报价 |
1 | UltraLAB H360 15116-TBA |
Intel至尊处理器(4核5.1GHz)/ 16GBDDR4 /Quadro K620/ 2TB SATA企业级/塔式(865w)/23"图显 | 17300 |
2 | UltraLAB H480 14532-S2TBA |
Intel至尊处理器(6核4.5GHz)/ 32GBDDR4 /Quadro K620/ 256GB SSD+2TB SATA企业级 /塔式(865w)/23"图显 | 23500 |
3 | UltraLAB H480 14332-S2TCA |
Intel至尊处理器(8核4.3GHz)/ 32GBDDR4 /Quadro K620/ 256GB SSD+2TB SATA企业级/ 塔式(865w)/23"图显 | 31200 |
4 | UltraLAB H480 14364-S5TCA |
Intel至尊处理器(10核4.3GHz)/ 64GB DDR4 /Quadro P600/ 512GBSSD+4TBSATA企业级/ 塔式(865w)/23"图显 | 45000 |
5 | UltraLAB H610 23664-S5TCA |
2*Xeon E5 2667v4(16核3.6GHz)/ 64GBDDR4 /Quadro P600/ 512GBSSD+4TBSATA企业级/ 塔式(865w)/23"图显 | 65000 |
6 | UltraLAB H610 23396-S5TCB |
2*Xeon E5 2687Wv4(24核3.3GHz)/ 96GBDDR4 /Quadro P600/ 512GB SSD+4TB SATA企业级/ 塔式(865w)/23"图显 | 75000 |
7 | UltraLAB H610 230128-SATCB |
2*Xeon E5 2697v4(32核3.0GHz)/ 128GB DDR4 /Quadro P2000/ 1TBSSD+4TBSATA企业级/ 塔式(865w)/23"图显 | 96500 |
8 | UltraLAB EX610 227192-SA28TB |
2*Xeon E5 2699v4(44核2.8GHz)/ 192GBDDR4 /Quadro P2000/ 1TBSSD企业级+28TB并行存储/ 塔式(865w)/23"图显 | 135000 |
9 | UltraLAB Alpha720 427256-SA28TC |
4*Xeon E7 8867v3(64核2.7GHz)/ 256GBDDR3 /Quadro P4000/ 1TBSSD企业级+28TB并行存储/ 双塔式(1600w)/23"图显 | 235000 |
10 | UltraLAB Alpha720 427384-SA28TC |
4*Xeon E7 8867v4(72核2.7GHz)/ 384GBDDR4 /Quadro P4000/ 1TBSSD企业级+28TB并行存储/ 双塔式(1600w)/23"图显 | 279000 |
11 | UltraLAB Alpha720 427512-SB28TC |
4*Xeon E7 8890v4(96核2.7GHz)/ 512GBDDR4 /Quadro P4000/ 2TBSSD企业级+28TB并行存储/ 双塔式(1600w)/23"图显 | 360000 |
备注：以上价格仅供参考
上述配置其显著特点，
（1）全部采用最新intel硬件架构
（2）提供不用规模的高效完美硬件配置，满足不同算法和精度计算需求
（3）每个配置架构，CPU频率达到极致，提升性能关键指标
（4）足够多核数，并行存储高io，满足高精度计算，均衡无死角
（5）整机全部提供系统优化，大幅提升计算速度
（6）支持GPU计算扩展
详情咨询
西安坤隆计算机科技有限公司
国内知名高端定制图形工作站
微信