ORCA¶
Popis¶
ORCA je balík programov na ab initio kvantovú chémiu, ktorý obsahuje moderné metódy elektronovej štruktúry vrátane teórie hustotového funkcionálu, mnohotelovej poruchovej teórie, coupled-cluster metód, multireferenčných metód a semiempirických metód kvantovej chémie. Jeho hlavnou oblasťou použitia sú väčšie molekuly, komplexy prechodných kovov a ich spektroskopické vlastnosti. ORCA je vyvíjaná výskumnou skupinou Franka Neeseho. Bezplatná verzia je dostupná iba na akademické použitie na akademických inštitúciách.
Oficiálna dokumentácia¶
Dokumentáciu softvéru a používateľskú príručku nájdete tu. Na stiahnutie príručky vo formáte .pdf je potrebné zaregistrovať sa na komunitnom fóre.
Dostupné verzie¶
V súčasnosti sú dostupné nasledujúce verzie ORCA:
- Závislosti pri behu:
- Žiadne – potrebné knižnice a závislosti sa načítajú automaticky spolu s modulom \(ORCA/5.0.4-OpenMPI-4.1.4\).
Modul ORCA môžete načítať pomocou nasledujúceho príkazu:
module load ORCA/5.0.4-OpenMPI-4.1.4
- Závislosti pri behu:
- Žiadne – potrebné knižnice a závislosti sa načítajú automaticky spolu s modulom \(ORCA/6.0.0-OpenMPI-4.1.6\).
Modul ORCA môžete načítať pomocou nasledujúceho príkazu:
module load ORCA/6.0.0-OpenMPI-4.1.6
- Závislosti pri behu:
- Žiadne – potrebné knižnice a závislosti sa načítajú automaticky spolu s modulom \(ORCA/6.0.1-OpenMPI-4.1.6\).
Modul ORCA môžete načítať pomocou nasledujúceho príkazu:
module load ORCA/6.0.1-OpenMPI-4.1.6
ORCA Benchmark¶
Aby sme lepšie pochopili, ako ORCA využíva dostupný hardvér na Devane a ako dosiahnuť dobrý výkon, môžeme preskúmať vplyv počtu MPI rankov na uzol na výkon benchmarku.
Na spustenie benchmarkov sa použil nasledujúci príkaz:
/storage-apps/easybuild/software/ORCA/5.0.4-OpenMPI-4.1.4/orca \
${benchmark}.inp > ${benchmark}.out
Info
Jednouzlové benchmarky boli spustené na lokálnom NVMe disku /work/, ktorý je integrovaný do každého výpočtového uzla a je zvyčajne rýchlejší než zdieľané súborové systémy /home/ a /scratch/.
Benchmarky boli vykonané na nasledujúcich systémoch:
Geometrická optimalizácia C12 diméru benzénu na úrovni teórie D3-PBE0/def2-TZVPP, ktorá ilustruje najčasovo náročnejšiu časť výpočtu, t. j. SCF výpočty.
c12-pbe0-d30-tzvpp.inp
! D3ZERO PBE0 def2-TZVPP Opt
%pal
nprocs n
end
*xyz 0 1
C -0.062619375461 0.000000000000 -2.001649629456
C -1.218688068356 -0.354690359108 -1.303485629456
C 1.093449317434 0.354690359108 -1.303485629456
H -2.118113174883 -0.630640582469 -1.846658629456
H 1.992874423961 0.630640582469 -1.846658629456
C -1.218688068356 -0.354690359108 0.092844370544
C 1.093449317434 0.354690359108 0.092844370544
H -2.118113174883 -0.630640582469 0.636017370544
H 1.992874423961 0.630640582469 0.636017370544
C -0.062619375461 0.000000000000 0.791008370544
H -0.062619375461 0.000000000000 1.877355370544
H -0.062619375461 0.000000000000 -3.087996629456
C -0.264430744069 -3.762741758810 -2.205619137167
C -1.420499436964 -4.117432117918 -1.507455137167
C 0.891637948826 -3.408051399702 -1.507455137167
H -2.319924543491 -4.393382341279 -2.050628137167
H 1.791063055353 -3.132101176340 -2.050628137167
C -1.420499436964 -4.117432117918 -0.111125137167
C 0.891637948826 -3.408051399702 -0.111125137167
H -2.319924543491 -4.393382341279 0.432047862833
H 1.791063055353 -3.132101176340 0.432047862833
C -0.264430744069 -3.762741758810 0.587038862833
H -0.264430744069 -3.762741758810 1.673385862833
H -0.264430744069 -3.762741758810 -3.291966137167
*
| Výkon na jednom uzle | Výkon na viacerých uzloch |
|---|---|
 |
 |
Geometrická optimalizácia C36 fullerénu na úrovni teórie PBE0/6-31G*, ktorá ilustruje najčasovo náročnejšiu časť výpočtu, t. j. SCF výpočty.
c36-pbe0-631gs.inp
! PBE0 6-31G* Opt
%pal
nprocs n
end
# B3LYP is here the method (DFT functional), def2-SVP the basis set and Opt is the jobtype (geometry optimization).
# Order of the keywords is not important.
*xyz 0 1
C -1.52700 1.76820 1.10880
C -2.36070 0.72480 1.26750
C -1.67820 -2.27640 0.13880
C -2.49780 -1.40820 0.80110
C -1.83200 -0.49960 1.65300
C -0.21160 1.77830 1.49380
C 1.81570 0.46710 1.62050
C 0.41900 0.58540 1.96880
C -0.43190 -0.62020 1.97940
C 0.19450 -1.81880 1.50120
C -0.43300 -2.60020 0.52680
C 1.65110 2.23630 0.12250
C 0.41060 2.54900 0.51060
C 2.48860 1.37490 0.76110
C 2.35930 -0.75560 1.27290
C 1.51570 -1.79100 1.12690
C -3.17430 -0.63550 -0.13640
C -1.52890 -1.78030 -1.13340
C -2.35450 -0.73210 -1.24830
C -3.18670 0.66160 0.15930
C -2.52400 1.42430 -0.78300
C -0.45510 2.61090 -0.56090
C -1.70130 2.31610 -0.15420
C 0.44340 -2.60890 -0.54250
C -0.20120 -1.80680 -1.49020
C 0.42820 -0.58870 -1.92240
C -0.42340 0.62590 -1.94160
C -1.82920 0.50110 -1.60990
C 0.22010 1.84690 -1.52860
C 1.69120 -2.30340 -0.14430
C 2.51320 -1.39870 -0.74120
C 1.83550 -0.46390 -1.58540
C 3.20040 -0.63110 0.17580
C 3.20210 0.65420 -0.17840
C 2.40480 0.77950 -1.29880
C 1.55490 1.81710 -1.18780
*
| Výkon na jednom uzle | Výkon na viacerých uzloch |
|---|---|
 |
 |
Geometrická optimalizácia C36 fullerénu na úrovni teórie PBE0/def2-QZVP*, ktorá ilustruje najčasovo náročnejšiu časť výpočtu, t. j. SCF výpočty.
c36-qzvp.inp
! B3LYP def2-QZVP Opt
%pal
nprocs n
end
# B3LYP is here the method (DFT functional), def2-SVP the basis set and Opt is the jobtype (geometry optimization).
# Order of the keywords is not important.
*xyz 0 1
C -1.52700 1.76820 1.10880
C -2.36070 0.72480 1.26750
C -1.67820 -2.27640 0.13880
C -2.49780 -1.40820 0.80110
C -1.83200 -0.49960 1.65300
C -0.21160 1.77830 1.49380
C 1.81570 0.46710 1.62050
C 0.41900 0.58540 1.96880
C -0.43190 -0.62020 1.97940
C 0.19450 -1.81880 1.50120
C -0.43300 -2.60020 0.52680
C 1.65110 2.23630 0.12250
C 0.41060 2.54900 0.51060
C 2.48860 1.37490 0.76110
C 2.35930 -0.75560 1.27290
C 1.51570 -1.79100 1.12690
C -3.17430 -0.63550 -0.13640
C -1.52890 -1.78030 -1.13340
C -2.35450 -0.73210 -1.24830
C -3.18670 0.66160 0.15930
C -2.52400 1.42430 -0.78300
C -0.45510 2.61090 -0.56090
C -1.70130 2.31610 -0.15420
C 0.44340 -2.60890 -0.54250
C -0.20120 -1.80680 -1.49020
C 0.42820 -0.58870 -1.92240
C -0.42340 0.62590 -1.94160
C -1.82920 0.50110 -1.60990
C 0.22010 1.84690 -1.52860
C 1.69120 -2.30340 -0.14430
C 2.51320 -1.39870 -0.74120
C 1.83550 -0.46390 -1.58540
C 3.20040 -0.63110 0.17580
C 3.20210 0.65420 -0.17840
C 2.40480 0.77950 -1.29880
C 1.55490 1.81710 -1.18780
*
| Výkon na jednom uzle | Výkon na viacerých uzloch |
|---|---|
 |
 |
Príklad spúšťacieho skriptu¶
Použité súborové systémy
Na dosiahnutie najlepšieho výkonu používajte pri výpočtoch na jednom uzle lokálny NVMe disk /work/. Pri výpočtoch na viacerých uzloch používajte zdieľaný súborový systém (napr. /scratch/) alebo replikujte vstupné súbory do /work/ na každom uzle.
MPI ranky
V prípade paralelného výpočtu použite vo vstupnom súbore voľbu nprocs v bloku %pal namiesto direktívy %palN.
%pal
nprocs ${MPI ranks}
end
Tento skript si môžete skopírovať a upraviť ako orca_run.sh a úlohu odoslať na výpočtový uzol pomocou príkazu \(sbatch orca_run.sh\).
#!/bin/bash
#SBATCH -J "orca_job" # name of job in SLURM
#SBATCH --account=<project> # project number
#SBATCH --partition= # selected partition (short, medium, long)
#SBATCH --ntasks= # number of MPI ranks (parallel run)
#SBATCH --time=hh:mm:ss # time limit for a job
#SBATCH -o stdout.%J.out # standard output
#SBATCH -e stderr.%J.out # error output
# module load ORCA/5.0.4-OpenMPI-4.1.4 # For ORCA 5.0.4 (no longer available)
module load ORCA/6.0.0-OpenMPI-4.1.6 # For ORCA 6.0.0
INIT_DIR=`pwd`
SCRATCH=/work/$SLURM_JOB_ID
mkdir $SCRATCH
INPUT=orca_input.inp
OUTPUT=orca_output.out
cp $INPUT $SCRATCH/$INPUT
cd $SCRATCH
# If you wish to run ORCA in parallel, you should use complete path to the binary.
# /storage-apps/easybuild/software/ORCA/5.0.4-OpenMPI-4.1.4/orca $INPUT > $INIT_DIR/$OUTPUT # For ORCA 5.0.4
mpiexec -np $SLURM_NTASKS \
/storage-apps/software/orca/orca_6_0_0_shared_openmpi416_avx2/orca \
$INPUT > $INIT_DIR/$OUTPUT # For ORCA 6.0.0