QEF_benchmark est un ensemble de tests et de vérifications de performances pour le calcul haute performance (HPC), officiellement maintenu par la Fondation Quantum ESPRESSO (QEF). Il sert à évaluer les performances de calcul, l'évolutivité et l'efficacité énergétique du logiciel d'architecture électronique de premier principe Quantum ESPRESSO sur différentes plateformes matérielles (CPU/GPU/moteur vectoriel) et stratégies de parallélisation (MPI/OpenMP/hybride).

Cet ensemble de données repose sur les modules principaux de Quantum ESPRESSO (tels que pw.x et ph.x) et couvre divers scénarios de calcul typiques, des petites molécules aux systèmes de surfaces métalliques à grande échelle. Il fournit des tâches de test standardisées pour les environnements HPC et constitue la référence pour la vérification des performances des nœuds de calcul, des optimisations des compilateurs et de l'efficacité du calcul parallèle.

Structure du jeu de données

L'ensemble de données se trouve dans le répertoire benchmarks/ du dépôt GitHub officiel, et la structure globale des répertoires est la suivante :

  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

Chaque sous-répertoire contient :

• Fichier d'entrée (.in) : Le fichier de contrôle principal du module Quantum ESPRESSO ;
• Fichier de pseudopotentiel (.UPF) : Le pseudopotentiel requis pour le système ;
• Sortie de référence (.out) : Comparaison standard des résultats ;
• Fichier de script (.sh) : Exemple d'exécution de scripts en parallèle (comme dans un environnement Slurm ou MPI).

Contenu de l'ensemble de données

• AUSURF112 : DFT (SCF), surface d'or Au(111) contenant 112 atomes, utilisée pour tester les performances FFT et l'efficacité de communication parallèle des systèmes de taille moyenne.
• CNT10POR8 : DFT (Relax), système de nanotubes de carbone (10,8), utilisé pour la convergence SCF et l'évaluation de l'utilisation de la mémoire dans les grands systèmes.
• GRIR443 / GRIR686 : DFT (SCF), un système d'interface graphène/iridium (111) (443 et 686 atomes) utilisé pour évaluer le parallélisme multi-nœuds et les performances de communication FFT.
• PHONON : DFPT (ph.x), un silicium polycristallin, du quartz, du LaO, du CrI₃ et d'autres systèmes, utilisés pour tester les performances des modules de calcul de phonons et de réponse linéaire.
• PSIWAT : Hybrid DFT (EXX), un système de molécules d'eau utilisé pour évaluer les performances de communication et de mémoire dans le calcul fonctionnel hybride.
• Autres entrées : Des systèmes supplémentaires (tels que CuO, H₂O) sont utilisés pour la vérification fonctionnelle et les références d'entrée de test.
• Petits benchmarks : DFT / Relax, pour les petits systèmes multi-éléments (tels que Si, C, Fe, H₂O, etc.), y compris les scripts d'exécution automatisés et les fichiers de pseudopotentiel, utilisés pour la régression rapide des performances, l'évaluation de l'efficacité d'un seul nœud et les tests d'optimisation de la compilation.