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FPGA Accelerators for Computing Interatomic Potential-Based Molecular Dynamics Simulation for Gold Nanoparticles:Exploring Different Communication Protocols

引用

Computers, Materials & Continua 2024年第9期80卷 3803-3818页

作者： Ankitkumar Patel Srivathsan Vasudevan Satya Bulusu Department of Electrical Engineering Indian Institute of Technology IndoreIndore453552India Department of Chemistry Indian Institute of Technology IndoreIndore453552India

Molecular Dynamics(MD)simulation for computing Interatomic Potential(IAP)is a very important High-Performance Computing(HPC)*** simulation on particles of experimental relevance takes huge computation time,despite using an expensive high-end *** computing,a combination of the Field Programmable Gate Array(FPGA)and a computer,is proposed as a solution to compute MD simulation *** such heterogeneous computation,communication between FPGA and Computer is *** such MD simulation,explained in the paper,is the(Artificial Neural Network)ANN-based IAP computation of gold(Au_(147)&Au_(309))*** simulation calculates the forces between atoms and the total energy of the chemical *** work proposes the novel design and implementation of an ANN IAP-based MD simulation for Au_(147)&Au_(309) using communication protocols,such as Universal Asynchronous Receiver-Transmitter(UART)and Ethernet,for communication between the FPGA and the host *** improve the latency of MD simulation through heterogeneous computing,Universal Asynchronous Receiver-Transmitter(UART)and Ethernet communication protocols were explored to conduct MD simulation of 50,000 *** this study,computation times of 17.54 and 18.70 h were achieved with UART and Ethernet,respectively,compared to the conventional server time of 29 h for Au_(147) *** results pave the way for the development of a Lab-on-a-chip application.

关键词： Ethernet hardware accelerator heterogeneous computing interatomic potential(IAP) mdsimulation peripheral component interconnect express(PCIe) UART

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