一、介紹
Quantum ESPRESSO 是一個用于電子結構計算和納米尺度材料建模的開源計算機代碼集成套件，專門用于進行第一性原理（第一性原理）計算，涵蓋了電子結構、晶體學和材料性能的模擬。
Quantum ESPRESSO GPU 版本支持GPU加速，該部署版本為q-e-7.4.1。
源碼下載：發布 · QEF - Quantum ESPRESSO Foundation / q-e · GitLab
二、部署流程
需要環境為：ubuntu 22.04；cuda12.8；NVIDIA HPC SDK
1.安裝NVIDIA HPC SDK
NVIDIA HPC SDK提供了使用標準的C/C++和Fortran的編譯器以及OpenACC指令和CUDA實現HPC建模和模擬應用的GPU加速。此工具能夠讓代碼人員對源代碼進行快速移植、并行和優化GPU加速，可以更大限度地提高科學和工程吞吐量，更大限度地減少編碼時間。
下載網址：NVIDIA HPC SDK 當前版本下載 | NVIDIA 開發者 --- NVIDIA HPC SDK Current Release Downloads | NVIDIA Developer
官方文檔：NVIDIA 高性能計算軟件開發工具包版本 25.3 文檔 — HPC SDK 25.3 文檔 --- NVIDIA HPC SDK Version 25.3 Documentation — HPC SDK 25.3 documentation
到下載網址查看CUDA對應的HPC SDK 安裝；
wget https://developer.download.nvidia.com/hpc-sdk/25.3/nvhpc_2025_253_Linux_x86_64_cuda_multi.tar.gz
tar xpzf nvhpc_2025_253_Linux_x86_64_cuda_multi.tar.gz
nvhpc_2025_253_Linux_x86_64_cuda_multi/install
環境配置
echo 'export PATH=/opt/nvidia/hpc_sdk/Linux_x86_64/25.3/compilers/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
echo 'export MANPATH=/opt/nvidia/hpc_sdk/Linux_x86_64/25.3/compilers/man:$MANPATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
驗證安裝情況
nvfortran
pgcc -V?
pgfortran?-V
2. Quantum ESPRESSO GPU 安裝
Quantum ESPRESSO GPU 加速需要 Nvidia HPC SDK 的 nvfortran 編譯器，首先確認安裝并配置好?NVIDIA HPC SDK。
wget https://gitlab.com/QEF/q-e/-/archive/qe-7.4.1/q-e-qe-7.4.1.tar.gz
tar -zxvf qe-7.4.1.tar.gz
cd qe-7.4.1
./configure --with-cuda=/usr/local/cuda-12.4/ --with-cuda-runtime=12.4 --with-cuda-cc=89 --enable-openmp --with-scalapack=no --with-cuda-mpi=yes
make all -j 16
- --with-cuda=/usr/local/cuda-12.4/ CUDA 的安裝路徑
- --with-cuda-runtime=12.4 CUDA 的版本
- --with-cuda-cc=89 GPU 的算力，通過 nvaccelinfo 查看，在 Default Target: cZZ 中看到對應的值。
- --enable-openmp 啟用 OpenMP 并行計算支持
- --with-scalapack=no 可選參數，設置是否使用 ScaLAPACK 庫，一般禁用
- --with-cuda-mpi=yes 可選參數，啟用 CUDA-aware MPI 支持
將編譯好的模塊配置到系統環境
echo 'export PATH="/root/q-e-qe-7.4.1/bin:$PATH"' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
