QEF_benchmarkは、Quantum ESPRESSO Foundation（QEF）が公式に管理する高性能コンピューティング（HPC）性能検証およびテスト入力のセットです。第一原理電子アーキテクチャソフトウェアQuantum ESPRESSOの計算性能、スケーラビリティ、およびエネルギー効率を、異なるハードウェアプラットフォーム（CPU / GPU / ベクトルエンジン）および並列戦略（MPI / OpenMP / ハイブリッド）で評価するために使用されます。

このデータセットは、Quantum ESPRESSOのコアモジュール（pw.xやph.xなど）に基づいており、低分子から大規模な金属表面システムまで、様々な典型的な計算シナリオをカバーしています。HPC環境向けの標準化されたテストタスクを提供し、計算ノードのパフォーマンス、コンパイラの最適化、並列効率の検証における事実上の標準となっています。

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データセットの構造

データセットは公式 GitHub リポジトリの benchmarks/ ディレクトリにあり、全体的なディレクトリ構造は次のとおりです。

  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

各サブディレクトリには次のものが含まれます。

• 入力ファイル (.in): Quantum ESPRESSO モジュールのメイン制御ファイル。
• 擬ポテンシャル ファイル (.UPF): システムに必要な擬ポテンシャル。
• 参照出力（.out）：標準結果の比較。
• スクリプト ファイル (.sh): スクリプトを並列で実行する例 (Slurm または MPI 環境など)。

データセットの内容

• AUSURF112: DFT（SCF）、112個の原子を含む金表面Au（111）は、中規模システムのFFTパフォーマンスと並列通信効率をテストするために使用されます。
• CNT10POR8: DFT (Relax)、(10,8) カーボンナノチューブ システム。大規模システムでの SCF 収束とメモリ使用量の評価に使用されます。
• GRIR443 / GRIR686: DFT (SCF)、マルチノード並列処理と FFT 通信パフォーマンスの評価に使用されるグラフェン/イリジウム (111) インターフェース システム (443 および 686 原子)。
• PHONON: DFPT (ph.x) は、多結晶シリコン、石英、LaO、CrI₃ などのシステムで、フォノン コンピューティングおよび線形応答モジュールのパフォーマンスをテストするために使用されます。
• PSIWAT: ハイブリッド DFT (EXX) は、ハイブリッド機能コンピューティングにおける通信とメモリのパフォーマンスを評価するために使用される水分子システムです。
• その他の入力: 機能検証およびテスト入力参照には、追加のシステム (CuO、H₂O など) が使用されます。
• 小規模ベンチマーク: DFT / Relax、小規模な多元素システム (Si、C、Fe、H₂O など) 用。自動実行スクリプトと擬似ポテンシャル ファイルが含まれており、迅速なパフォーマンス回帰、単一ノードの効率評価、コンパイル最適化テストに使用されます。