GENESIS Benchmark ~ 分子動力学シミュレーション 性能評価 ~

理化学研究所 で開発されている GENESIS (GENeralized-Ensemble SImulation System)は、タンパク質、核酸、脂質、糖鎖、またはそれらの複合体など 生体内高分子 を対象にした 分子動力学計算 を行うためのソフトウェアです。公式ホームページに掲載されているベンチマークテストを実行し、その標準出力に表示されている”total time”の値を結果及び、MDメインループ( dynamics )から割り出した ns/day により、性能を評価しています。

テストに使用しているインプットファイルの概要は以下の通りです。

DHFR

27,346 atoms
forcefield = AMBER
integrator = VRES
switchdist =　8 Å
cutoffdist =　8 Å
pairlistdist =　9.5 Å
nsteps =　6000
timestep =　3.5 fs

APOA1

92,224 atoms
forcefield =　CHARMM
integrator = VRES
switchdist =　10.0 Å
cutoffdist =　12.0 Å
pairlistdist =　13.5 Å
nsteps =　6000
timestep =　3.5 fs

UUN

216,726 atoms
forcefield =　CHARMM
integrator = VRES
switchdist =　10.0 Å
cutoffdist =　12.0 Å
pairlistdist =　13.5 Å
nsteps =　6000
timestep =　3.5 fs

実行結果

以下のデータの結果は、MDメインループ( dynamics )から、ns/day を割り出した値です。数字が大きいほど、性能が高いことを示しています。

specification node proc thread GPU Ensemble: NVT Ensemble: NPT
DHFR APOA1 UUN DHFR APOA1 UUN
実施日：2024-01-18、GENESIS 2.1.2
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX 6000 Ada
HPC-ProServer DPrT7960
CPU:(1) Intel Xeon w9-3495X 1.9-4.8G, 56C/112T
Mem : 256GB (8) 32GB RDIMM, 4800MT/s
OS : Ubuntu 22.04
CUDA : 12.3, Driver : 545.23.08
Compiler : Intel oneAPI 2023.2.0		 1 8 32 1 131.9 50.1 31.4 127.1 48.8 28.9
1 16 32 1 75.0 34.5 30.1 73.8 33.7 25.6
1 8 32 2 207.1 72.0 33.8 197.4 69.4 31.4
1 16 32 2 139.9 55.7 34.7 135.4 53.9 32.0
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2023-05-09、GENESIS 2.1
単精度
GPU : (1) NVIDIA GeForce RTX 4090
HPC-ProServer DPeR7525
CPU:(2) AMD EPYC 7713 2.0GHz 64C/128T
Mem : 1024GB (32) 32GB DDR4 3200MHz
OS : RockyLinux 8.7
CUDA12.1 Driver: 530.30.02
Compiler: gcc 8.5 MPI : OpenMPI 4.1.5
Math LIB : OpenBlas 0.3.23		 1 8 8 1 85.3 26.7 11.5 81.8 25.6 11.0
1 8 16 1 87.5 33.2 16.4 84.4 32.5 16.0
1 8 32 1 95.5 38.1 22.3 93.1 37.6 21.9
1 16 16 1 60.9 26.4 16.6 60.1 25.8 15.2
1 16 32 1 63.1 28.7 21.7 61.4 27.9 20.5
1 16 64 1 62.3 29.1 28.4 61.3 28.6 24.0
1 32 32 1 33.3 19.8 19.3 33.0 19.4 14.9
1 32 64 1 33.6 20.0 20.8 33.1 19.7 15.0
1 32 128 1 32.1 18.6 18.7 31.9 18.3 14.3
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2023-03-13、GENESIS 2.1
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX A6000
HPC-ProServer DPeR750
CPU:(2) Intel Xeon Gold 6326 2.90GHz 16C/32T
Mem : 256GB (16) 16GB DDR4 3200MHz
OS : RockyLinux 8.7
CUDA12.1 Driver: 530.30.02
Compiler: ifort 2021.8.0 MPI : OpenMPI 4.1.4
Math LIB : MKL		 1 8 32 2 157.8 57.7 28.8 152.9 55.5 27.1
1 16 32 2 104.7 44.6 29.6 101.4 43.2 26.9
2 16 64 2 180.7 79.0 47.7 176.8 77.0 44.1
2 32 64 2 104.1 56.4 48.1 101.7 55.2 37.9
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2023-02-05、GENESIS 2.03
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX A4000
HPC-ProServer DPrT7865
CPU:(1) AMD Ryzen Threadripper PRO 5995WX
256 MB cache, 64C/128T, 2.7GHz‐4.5GHz
Mem : 256GB (8) 32GB DDR4 3200MHz
OS : Ubuntu 22.04 5.15.0-58-generic
CUDA12.0 Driver: 525.85.12
Compiler: gfortran 11.3 MPI : OpenMPI 4.1.4
Math LIB : libblas, liblapack		 1 8 8 2 153.6 39.8 16.0 145.6 39.4 15.0
1 8 16 2 144.2 46.9 22.6 135.8 44.2 20.7
1 8 32 2 150.5 49.0 22.8 148.0 48.3 20.3
1 16 16 2 111.3 39.7 21.5 107.6 39.1 19.7
1 16 32 2 106.2 41.4 25.4 103.6 39.7 22.6
1 16 64 2 103.9 40.6 24.4 102.5 39.7 22.6
1 32 32 2 58.8 29.4 25.3 58.0 29.0 19.0
1 32 64 2 57.8 29.1 25.3 57.0 28.8 19.4
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2023-01-14、GENESIS 2.03
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX A6000
HPC-ProServer DPrR7920
CPU:(2) Intel Xeon Gold 6240R 24C/48T
Mem:192GB((12)16GB)
OS:CentOS7.9
CUDA12.0 Driver: 525.60.13
Compiler : Intel oneAPI Fortran 2023.0.0
MPI : Intel MPI 2023.0.0
Math LIB : Intel MKL 2023.0.0		 1 8 8 2 95.0 23.9 9.4 88.8 23.0 8.9
1 8 16 2 127.6 35.5 16.1 120.3 34.1 15.1
1 8 32 2 147.1 50.1 23.2 139.9 48.8 22.0
1 16 16 2 93.3 32.7 15.5 90.5 31.5 14.7
1 16 32 2 102.7 40.0 24.4 99.0 38.9 22.4
1 32 32 2 56.0 28.9 23.9 54.8 28.3 18.0
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

以下のデータの結果は、標準出力のtotal timeの値です。値が小さいほど性能が出ていることを示します。

specification node proc thread GPU Ensemble: NVT Ensemble: NPT
DHFR APOA1 UUN DHFR APOA1 UUN
実施日：2023-02-05、GENESIS 2.03
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX A4000
HPC-ProServer DPrT7865
CPU:(1) AMD Ryzen Threadripper PRO 5995WX
256 MB cache, 64C/128T, 2.7GHz‐4.5GHz
Mem : 256GB (8) 32GB DDR4 3200MHz
OS : Ubuntu 22.04 5.15.0-58-generic
CUDA12.0 Driver: 525.85.12
Compiler: gfortran 11.3 MPI : OpenMPI 4.1.4
Math LIB : libblas, liblapack		 1 8 8 2 12.863 47.907 120.298 13.522 48.397 127.544
1 8 16 2 13.615 40.738 85.556 14.333 43.16 93.209
1 8 32 2 12.978 38.968 85.221 13.138 39.446 95.327
1 16 16 2 17.483 47.794 89.211 18.195 48.492 97.108
1 16 32 2 18.378 45.966 76.24 18.828 47.907 85.368
1 16 64 2 18.762 46.699 79.415 18.962 47.87 85.192
1 32 32 2 32.553 64.255 76.383 33.214 65.187 99.993
1 32 64 2 33.135 65.102 76.751 33.666 65.61 98.678
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2023-01-14、GENESIS 2.03
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX A6000
HPC-ProServer DPrR7920
CPU:(2) Intel Xeon Gold 6240R 24C/48T
Mem:192GB((12)16GB)
OS:CentOS7.9
CUDA12.0 Driver: 525.60.13
Compiler : Intel oneAPI Fortran 2023.0.0
MPI : Intel MPI 2023.0.0
Math LIB : Intel MKL 2023.0.0		 1 8 8 2 23.48 81.81 206.17 24.63 85.23 218.38
1 8 16 2 18.19 56.53 124.79 19.08 58.70 132.36
1 8 32 2 16.24 41.16 88.85 16.78 42.24 93.18
1 16 16 2 23.94 61.23 127.49 24.36 63.45 134.58
1 16 32 2 22.04 50.70 84.11 22.48 51.86 90.89
1 32 32 2 37.77 68.82 85.40 38.41 70.32 110.23
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2022-08-22、GENESIS 2.0
単精度
GPU : (2) NVIDIA RTX A4000
HPC-ProServer DPrR7920
CPU:(2) Intel Xeon Silver 4110 2.1G 8C/16T
Mem:256GB((16)16GB)
OS:RockyLinux8.6
CUDA11.7 Driver: 515.65.01
Compiler : Intel oneAPI Fortran 2021.6.0
MPI : Intel MPI 2021.6.0
Math LIB : Intel MKL 2022.1.0		 1 8 8 1 34.40 120.66 272.60 35.86 121.23 292.34
1 8 8 2 31.72 113.72 270.00 33.01 114.03 291.47
1 8 16 2 23.55 74.75 166.73 24.84 79.86 178.78
1 16 16 2 27.99 78.87 173.31 29.00 81.73 183.10
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2022-02-28、GENESIS 2.0β3
mixed precision
GPU : (4) NVIDIA A40 NVLink3
HPC-ProServer DPeR750XA
CPU:(2) Intel Xeon Gold 6326 2.90G 16C/32T
Mem:512GB((16)32GB)
OS:Ubuntu 20.04
CUDA11.6 Driver: 510.47.03 NVLINK3
Compiler : GCC 9.3.0
MPI : OpenMPI 4.1.2
Math LIB : libblas3, liblapack3		 1 8 8 1 24.41 73.98 174.56 25.47 77.33 188.96
1 8 8 2 17.64 65.67 173.16 18.57 69.42 188.37
1 8 8 4 15.99 65.31 173.56 16.87 68.47 187.86
1 8 16 1 21.83 57.35 111.26 22.71 59.22 121.93
1 8 16 2 14.82 44.52 107.38 15.56 46.52 115.9
1 8 16 4 12.26 40.96 106.66 12.91 43.17 117.42
1 8 32 1 20.58 50.04 83.96 21.32 51.6 91.8
1 8 32 2 13.32 34.96 75.64 13.9 36.16 82.31
1 8 32 4 10.41 30.38 74.53 10.92 31.42 80.27
1 16 16 1 37.15 82.58 118.69 38.09 84.88 132.05
1 16 16 2 21.95 55.03 112.56 22.69 57.25 122.11
1 16 16 4 15.9 45.91 112.91 16.43 47.66 122.08
1 16 32 1 36.4 75.54 88.46 37.2 76.75 101.49
1 16 32 2 20.84 46.69 75.68 21.37 47.94 83.58
1 16 32 4 14.38 34.32 73.66 14.82 35.43 79.8
1 32 32 1 74.07 123.6 122.25 75.12 126.03 164.14
1 32 32 2 40.06 69.83 83.26 40.75 71.91 104.78
1 32 32 4 24.4 46.75 74.04 24.92 48.17 85.45
実施日：2022-02-28、GENESIS 2.0β3
単精度
GPU : (4) NVIDIA A40 NVLink3
HPC-ProServer DPeR750XA
CPU:(2) Intel Xeon Gold 6326 2.90G 16C/32T
Mem:512GB((16)32GB)
OS:Ubuntu 20.04
CUDA11.6 Driver: 510.47.03 NVLINK3
Compiler : GCC 9.3.0
MPI : OpenMPI 4.1.2
Math LIB : libblas3, liblapack3		 1 8 8 1 23.54 70.36 163.67 24.48 73.22 178.17
1 8 8 2 16.78 62.75 164.07 17.71 65.78 177.43
1 8 8 4 15.11 61.65 163.47 15.93 64.86 177.4
1 8 16 1 21.18 55.39 105.51 22.14 56.86 115.6
1 8 16 2 14.17 42.29 101.13 14.83 43.7 109.63
1 8 16 4 11.66 39.03 101.47 12.34 40.67 109.91
1 8 32 1 20.17 48.28 79.97 20.9 49.74 86.59
1 8 32 2 12.86 33.19 71.43 13.36 34.07 77.62
1 8 32 4 9.88 28.44 70.39 10.37 29.51 75.29
1 16 16 1 36.55 80.07 112.64 37.48 82.18 126.58
1 16 16 2 21.4 52.41 106.09 22.05 54.55 114.4
1 16 16 4 15.29 43.32 106.39 15.81 45.06 115.17
1 16 32 1 35.83 73.7 84.09 36.69 75.16 97.31
1 16 32 2 20.29 44.87 71.41 20.86 46.12 79.47
1 16 32 4 13.78 32.47 69.22 14.35 33.45 75.14
1 32 32 1 73.62 122.27 118.04 74.55 124.35 161.15
1 32 32 2 39.6 68.21 79.11 40.25 69.69 100.1
1 32 32 4 23.97 44.72 69.5 24.45 46.01 80.54
実施日：2022-02-13、GENESIS 2.0β3
mixed precision
GPU : (2) GeForce RTX 3090
HPC-ProServer DPeT640
CPU : (2) Intel Xeon 6240R 2.4GHz 24C/48T
Mem : Total 192GB (12) 16GB DDR4 2933MHz
OS : CensOS 7.9
Compiler : Intel oneAPI 2021.5.0
MPI : Intel MPI 2021.5.0
Math LIB : Intel MKL 2021.5.0
CUDA 11.5		 1 8 8 2 27.09 90.84 211.84 28.39 96.73 230.92
1 8 16 2 23.26 64.28 131.05 24.05 66.18 140.84
1 8 32 2 21.45 53.36 97.41 22.11 54.62 103.95
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2022-02-13、GENESIS 2.0β3
単精度
GPU : (2) GeForce RTX 3090
HPC-ProServer DPeT640
CPU : (2) Intel Xeon 6240R 2.4GHz 24C/48T
Mem : Total 192GB (12) 16GB DDR4 2933MHz
OS : CensOS 7.9
Compiler : Intel oneAPI 2021.5.0
MPI : Intel MPI 2021.5.0
Math LIB : Intel MKL 2021.5.0
CUDA 11.5		 1 8 8 2 21.88 80.94 203.25 22.84 84.85 220.41
1 8 16 2 17.17 54.93 123.3 17.91 56.97 132.19
1 8 32 2 14.99 39.43 87.17 15.75 40.73 92.27
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2022-02-11、GENESIS 2.0β3
GPU : なし, 単精度
HPC-ProServer DPeR6525
CPU : (2) AMD EPYC 7713 2.0GHz 64C/128T
Mem : Total 512GB (16) 32GB DDR4 3200MHz
OS : Rocky Linux 8.5
Compiler : GCC 8.5
MPI : OpenMPI 4.1.2
Math LIB : AOCL 3.1.0		 1 8 8 0 78.22 589.79 1322.93 79.12 586.85 1363.95
1 8 16 0 46.84 314.03 709.41 48.25 311.17 725.95
1 16 16 0 44.82 310.87 682.32 45.5 311.57 696.96
1 16 32 0 28.25 165.53 376.71 29.31 163.7 385.4
1 32 32 0 25.74 163.5 364.31 26.48 162.35 388.21
1 32 64 0 17.92 94.82 206.33 18.09 95.42 217.57
1 64 64 0 16.54 95.48 201.69 17.07 94.52 224.73
1 64 128 0 14.19 66.52 140.68 15.08 66.04 156.61
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
実施日：2022-02-11、GENESIS 2.0β3
GPU : なし, 倍精度
HPC-ProServer DPeR6525
CPU : (2) AMD EPYC 7713 2.0GHz 64C/128T
Mem : Total 512GB (16) 32GB DDR4 3200MHz
OS : Rocky Linux 8.5
Compiler : GCC 8.5
MPI : OpenMPI 4.1.2 ,
Math LIB : AOCL 3.1.0		 1 8 8 0 83.53 628.41 1369.99 85.3 627.82 1416.06
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