QEF_benchmark ist ein Satz von Eingaben zur Leistungsverifizierung und zum Testen von Hochleistungsrechnern (HPC), der offiziell von der Quantum ESPRESSO Foundation (QEF) gepflegt wird. Er dient zur Bewertung der Rechenleistung, Skalierbarkeit und Energieeffizienz der auf physikalischen Grundprinzipien basierenden elektronischen Architektursoftware Quantum ESPRESSO auf verschiedenen Hardwareplattformen (CPU / GPU / Vektorprozessor) und parallelen Strategien (MPI / OpenMP / Hybrid).

Dieser Datensatz basiert auf den Kernmodulen von Quantum ESPRESSO (wie pw.x und ph.x) und deckt eine Vielzahl typischer Rechenszenarien ab, von kleinen Molekülen bis hin zu großflächigen Metalloberflächensystemen. Er bietet standardisierte Testaufgaben für HPC-Umgebungen und ist der De-facto-Standard zur Überprüfung der Leistung von Rechenknoten, Compiler-Optimierungen und der Effizienz paralleler Verarbeitung.

Datensatzstruktur

Der Datensatz befindet sich im Verzeichnis benchmarks/ des offiziellen GitHub-Repositorys, und die gesamte Verzeichnisstruktur ist wie folgt:

  bash
benchmarks/
 ├── AUSURF112/        # Au (111) 表面 112 原子基准（中型 DFT 测试）
 ├── ALCHEMI/          # 电子态投影 ALCHEMI 分析基准
 ├── C60/              # 富勒烯体系（C60 分子）基准
 ├── GRAPHENE/         # 石墨烯平面结构基准
 ├── H2O-256/          # 256 个水分子体系（MD/SCF 性能测试）
 ├── Si256/            # 硅超胞体系（并行扩展性基准）
 ├── Si512/            # 更大规模硅体系，用于强扩展测试
 ├── NITROGEN/         # 氮分子能带与电子密度基准
 ├── WATER_MOLECULE/   # 小体系 DFT 验证（入门与功能测试）
 ├── README.md         # 官方基准使用说明

Jedes Unterverzeichnis enthält:

• Eingabedatei (.in): Die Hauptsteuerdatei für das Quantum ESPRESSO-Modul;
• Pseudopotentialdatei (.UPF): Das für das System benötigte Pseudopotential;
• Referenzausgabe (.out): Standard-Ergebnisvergleich;
• Skriptdatei (.sh): Beispiel für die parallele Ausführung von Skripten (z. B. in einer Slurm- oder MPI-Umgebung).

Datensatzinhalt

• AUSURF112: DFT (SCF), Goldoberfläche Au(111) mit 112 Atomen, verwendet zum Testen der FFT-Leistung und der Effizienz der parallelen Kommunikation mittelgroßer Systeme.
• CNT10POR8: DFT (Relax), (10,8) Kohlenstoffnanoröhrensystem, verwendet für SCF-Konvergenz und Speichernutzungsbewertung in großen Systemen.
• GRIR443 / GRIR686: DFT (SCF), ein Graphen/Iridium (111) Grenzflächensystem (443 und 686 Atome), das zur Bewertung der Multi-Node-Parallelität und der FFT-Kommunikationsleistung verwendet wird.
• PHONON: DFPT (ph.x), ein polykristallines Silizium-, Quarz-, LaO-, CrI₃- und anderes System, das zur Prüfung der Leistungsfähigkeit von Phononen-Computing- und Linear-Response-Modulen verwendet wird.
• PSIWAT: Hybrid DFT (EXX), ein Wassermolekülsystem, das zur Bewertung der Kommunikations- und Speicherleistung im hybriden funktionalen Rechnen verwendet wird.
• Weitere Eingänge: Zusätzliche Systeme (wie CuO, H₂O) werden zur Funktionsprüfung und als Testeingangsreferenzen verwendet.
• Kleine Benchmarks: DFT / Relax, für kleine Mehrelementsysteme (wie Si, C, Fe, H₂O usw.), einschließlich automatisierter Skripte und Pseudopotentialdateien, verwendet für schnelle Leistungsregression, Einzelknoten-Effizienzbewertung und Kompilierungsoptimierungstests.