12월 사수자리

Friedrichs et al. Accelerating molecular dynamic simulation on graphics processing units. Journal of computational chemistry (2009) vol. 30 (6) pp. 864-72

다른 것보다도, GPU 로 코드를 포팅하는데 있어서 문제가 되는 점들을 잘 지적하고 있는 논문.
덧붙여 최초의 (published 된) Molecular Dynamics on GPUs 논문.

Challenges of Porting to a GPU:
- Scaling: 일반적인 parallelization 에서의 이슈와 마찬가지로 타겟 시스템 사이즈가 core 의 수보다 적을 경우에는 효율이 떨어지고 scaling 되지 않는다는 점. 다만, GPU 의 경우 "massively parallelized" 된 작은 코어들로 구성이 되어 있기 때문에, 아주 작은 시스템을 시뮬레이션 하는데는 그다지 효율적이지 못 함. (그렇다고 해도 아주 작은 molecular dynamics 시스템도 몇천개의 atom 이 들어가는것을 봤을땐, 문제가 될 것 같진 않은데.. 게다가 아주 작은 시스템에서도 최소 20 배의 성능향상을 보인것으로 나오는데..)
- Memory Access: "very small amount of special purpose cache memory"; 따라서 메모리에 저장을 하는대신 다시 계산을 하는게 오히려 성능향상에 도움이 됨
- Communication Between CPU and GPU: most significant bottleneck. 줄이자!! 단순히 매 dynamics 스텝마다 atomic coordinates 를 cpu 와 gpu 로 옮기는 실험; 20% 성능저하
- Flow Control: 코어들 여러개가 하나의 그룹으로 묶여 있기 때문에, 만약 해당 코어들중에 branching 해서 다른 명령을 실행하게 된다면, 다른 코어들은 그냥 기다려야 함. branching, 줄이자!!
- Development Tools: sucks.

줄일것이 많구나..

First GPU enabled molecular dynamics software has came out. The team is developing a library that runs on NVIDIA/ATI GPUs and enables acceleration of about 100 folds simulation time. The library is called OpenMM and bundled with GROMACS (at least at this moment).

OpenMM is a freely downloadable, high performance, extensible library that allows molecular dynamics (MD) simulations to run on high performance computer architectures, such as graphics processing units (GPUs). Significant performance speedups of 100 times were achieved in some cases by running OpenMM on GPUs in desktop PCs (vs CPU). The new release includes a version of the widely used MD package GROMACS that integrates the OpenMM library, enabling acceleration on high-end NVIDIA and AMD/ATI GPUs. OpenMM is a collaborative project between Vijay Pande's lab at Stanford University and Simbios, the National Center for Physics-based Simulation of Biological Structures at Stanford, which is supported by the National Institutes of Health. For more information on OpenMM, go to http://simtk.org/home/openmm

https://simtk.org/home/openmm
http://www3.interscience.wiley.com/journal/121677402/abstract