VASP GPU 加速专题二：VASP 多版本与扩展功能支持

材料计算往往需要同时解决两类问题：计算资源是否合适，以及软件是否具备所需功能。复现已有工作可能需要旧版 VASP，过渡态计算需要 VTST，溶液环境研究需要 VASPsol，二维材料的晶胞优化可能需要 optcell。这些需求还涉及编译器、MPI、数学库以及 CPU/GPU 平台之间的匹配。

鸢算科技 HPC 集群已为这些工作流准备多版本、分功能的 VASP 构建，覆盖 8173m CPU、P100 GPU 和 V100 GPU。用户可以按研究任务选择版本和扩展，通过环境模块加载程序，并使用 yskit 获取相应的 Slurm 提交脚本。

目前公共部署覆盖 6 个 VASP 发布版本、100 套构建、300 个可执行程序。其中 GPU 部分覆盖 5 个发布版本、6 类构建、P100/V100 两个平台，共 60 套构建、180 个可执行程序。

这里的“一套构建”指一个确定的“VASP 版本 × 功能分支 × 平台”组合，每套提供 vasp_std、vasp_gam、vasp_ncl 三个程序。300 个程序并不代表 300 个不同的 VASP 发布版本，也不代表每个扩展在三种程序中都没有使用限制。

1. 从旧版复现到新版本计算，六个版本均有公共入口#

集群保留 VASP 5.4.4，并提供多个 VASP 6.x 版本，方便用户保持既有计算流程，或者在对照验证后使用较新版本。每个版本的支持范围如下。

不同分支分别编译、分别安装。例如，VASPsol 分支包含对应溶剂模型，optcell 分支包含晶胞约束补丁；只有明确标注的 VTST + VASPsol++ 是组合构建。选择一个扩展分支，不意味着其他扩展也同时包含在内。

2. 各类扩展能帮助用户完成什么工作#

普通版：日常第一性原理计算#

普通版用于常规能量、力、结构优化和电子结构计算，具体物理功能取决于所选版本及程序。CPU 和 GPU 普通版分别提供入口，用户可以保持相同科学输入开展对照，再根据体系规模、k 点和计算方法选择计算资源。

每套构建的三个程序对应不同任务：vasp_std 为标准程序，vasp_gam 用于适用的 Gamma-only 计算，vasp_ncl 用于非共线磁性及 SOC 等任务。单 k 点并不自动意味着可以使用 vasp_gam，还需要确认实际 k 点和科学设置符合该程序要求。

VTST：过渡态搜索与反应路径#

VTST 分支面向 NEB、dimer 及相关优化工作流，方便开展扩散、迁移、表面反应和势垒计算。集群已提供六个版本的 CPU 构建，以及五个 VASP 6.x 版本的 P100/V100 构建。

GPU VTST 构建可以使用 VASP 的 GPU 电子结构计算能力，但这不表示路径处理和所有优化步骤都在 GPU 上执行。集群还单独部署了 VTST scripts 1040，用于图像生成、结构处理和能垒分析；它与编入 VASP 的 VTST 源码版本分别管理。

optcell：按研究需要约束晶胞优化#

optcell 分支通过 IOPTCELL 等对应补丁设置约束晶胞自由度，适合需要固定部分晶格方向的计算，例如保留二维体系真空方向、只放松指定晶格方向等。晶胞约束与原子的 Selective dynamics 是两个不同层面的控制。

六个版本均有 CPU 构建，五个 VASP 6.x 版本均有 P100/V100 构建。使用时应根据相应补丁的参数含义设置输入，避免直接把另一个版本的配置照搬过来。

Wannier90：从 VASP 结果接入 Wannier 工作流#

Wannier90 分支提供 VASP–Wannier90 接口，可生成局域化所需的接口数据，也可在 VASP 中调用已链接的 Wannier90 库。VASP 5.4.4 CPU 构建链接 Wannier90 2.1.0；五个 VASP 6.x 版本的 CPU/GPU 构建链接 Wannier90 3.1.0。

在 GPU 构建中，VASP 的电子结构部分可以使用 GPU，Wannier90 库内的局域化仍在 CPU 上执行。调用库也不等同于启动独立的 wannier90.x。需要独立局域化或后处理时，可使用集群已部署的 Wannier90 程序；3.1.0 的 wannier90.x 和 postw90.x 均有 8173m MPI 构建及提交脚本。

VASPsol：隐式溶剂与电解质环境#

经典 VASPsol 分支面向隐式溶剂、界面和相关电化学研究。六个版本均有 CPU 构建，五个 VASP 6.x 版本均有 P100/V100 构建。

GPU 分支采用 VASPsol_gpu 的适配源码，已开展对应溶剂算例的能量、力及 FERMI_SHIFT 等检查。因此，集群的 GPU 支持不仅覆盖普通真空计算，也为适用的溶剂模型工作流提供了公共入口。经典 VASPsol 使用 sol 简称，与下面的 sol++ 分支区分。

VTST + VASPsol++：溶剂环境下的组合功能#

集群提供 VASP 5.4.4 和 6.3.2 的 CPU 组合构建，将 VTST 与 VASPsol++ 接入同一程序。用户可以在对应模型和输入条件下开展溶剂环境中的优化、路径及电化学相关计算。这两个组合分支目前属于仅支持 CPU 交付，暂不支持 GPU 部署。

CP-VASP：恒电势电化学计算#

集群已部署 CP-VASP v2 的两个 CPU 分支：VASP 6.3.2 基于 VASPsol++，VASP 6.4.2 基于经典 VASPsol。它们为恒电势工作流提供程序入口，需要按照各自溶剂模型和电势定义设置参数。

两个分支的输入约定和收敛行为不能直接视为相同。生产任务应使用对应版本的已验证配置，并检查目标电势、电子自洽及优化过程的实际收敛情况。

BEEF：BEEF-vdW 与能量集合分析#

VASP 5.4.4 CPU 的 BEEF 分支静态链接 libbeef 0.1.3，为适用的 BEEF-vdW 计算及能量集合分析提供支持，并配套部署 bee 工具。

此分支目前没有正式 GPU 构建。尤其需要区分程序存在与功能覆盖：5.4.4 的 vasp_ncl 不具备与标准程序相同的完整 BEEF-vdW 非局域功能，不能仅凭目录中有该程序就推断所有组合都可用。

HDF5：结构化输出与 Python 后处理#

五个 VASP 6.x 版本均提供 CPU/P100/V100 的 HDF5 分支，可以生成结构化结果供 py4vasp 读取。集群已单独部署 py4vasp 0.11.3，方便用户通过 Python 分析结构、能量、力及相应电子结构输出。

HDF5 扩展改善的是数据存储和访问方式，不是一种新的计算精度或独立加速算法。当前链接的是匹配编译器的串行 HDF5 I/O 库，VASP 计算仍可使用 MPI 并行。波函数 HDF5 重启已经验收；电荷密度读回和旧格式文件保留方式需按对应版本说明设置，不能默认用 HDF5 密度文件替代所有 CHGCAR 工作流。

3. 编译环境与硬件相匹配#

集群按平台分别构建程序，避免用户自行组合不匹配的 Fortran 库、MPI 和 GPU 工具链。主要编译环境如下。

旧普通版的历史配置与后续重编分支分别记录，不把新分支的全部优化选项追认到旧程序。GPU 构建中的 oneAPI 主要提供 MKL；Fortran 编译器使用 NVHPC。VASP GPU 使用的 MPI 也应与上述工具链匹配，不能随意改用另一个公共 MPI 模块。

Wannier90、HDF5 等含 Fortran 接口的库均按对应编译器分别构建。环境模块负责加载相应运行环境，用户通常不需要手工拼接这些依赖路径。

4. CPU、P100 与 V100 如何选择#

GPU 是否划算、增加卡数是否更快，取决于实际任务。原子数、不可约 k 点、能带数量、计算方法以及 KPAR、NSIM 等参数都会影响运行时间和显存。小体系可能受到启动或通信开销限制，大体系也可能首先受到显存约束。

集群已完成 Si 多尺寸、不同 k 点密度及单/双/四/八卡等测试，并整理了性能、显存和核时分析。用户可先参考我们发布的《VASP GPU 加速专题四：性能实测》，再用自己的算例做短测试。yskit 还提供显存估算功能，用于资源选择；估算范围不能替代实际计算的显存检查。

5. 使用入口：选择分支、复制脚本、提交计算#

公共模块采用统一命名。普通版为 vasp/<版本>-<平台>，扩展版追加功能后缀。

查看模块与确认程序入口：

module avail vasp/
module load vasp/6.6.1-v100-sol
which vasp_std

这些命令用于选择和确认环境，正式计算通过 Slurm 提交。运行 yskit，进入 “复制 Slurm 脚本” → 用户类型 → VASP → 功能分支 → 版本 → 平台，选择已提供的模板，即可复制到当前计算目录。公共脚本集中在：

/public/slurm_scripts/hs_user/vasp/<功能分支>/<版本>/<平台>/
/public/slurm_scripts/tc_user/vasp/<功能分支>/<版本>/<平台>/

模板列表以实际可用入口为准，账户可用分区也须匹配；部分构建没有独立模板，不能根据构建数量推算脚本数量。

GPU VASP 模板采用 每张 GPU 对应一个 MPI 进程，每个进程使用一个 CPU 核心。从单卡改成多卡时，同步修改 --gres 的 GPU 数量和 --ntasks，保持 --cpus-per-task=1；KPAR、NSIM 仍需根据实际算例选择。8173m 模板按每节点总计 56 核使用。修改完成后，在包含计算输入的目录执行 sbatch 实际提交脚本名.sh。

6. 计算前后都有配套工具#

VASP 的完整工作流还包括输入准备、结果检查和后处理。集群已部署相应公共工具，让用户可以在同一环境中完成多个步骤。

使用后处理工具前，应确认 VASP 已输出所需文件。例如，HDF5 输出设置会影响旧格式文件的输出路线，而一些分析程序仍需要 CHGCAR、WAVECAR 或专门的投影数据。

7. 支持不仅是编译完成，还包括对应算例验收#

集群的各功能分支保留了配置、补丁、编译和验收记录。不同分支按用途开展检查：Wannier90 检查接口、内部局域化及独立后处理；VASPsol 检查能量、力和 FERMI_SHIFT；HDF5 检查结构化输出、py4vasp 读取和波函数重启。

针对“GPU 计算是否与 CPU 一致”，还单独完成了 VASP 6.6.1 的能量、非零力和电子结构对照。在对应的非磁性 PBE Si 测试中，GPU 与 CPU 的最大力分量差约为 2.67 × 10⁻⁶ eV/Å，指定低能带能区的最大本征值差约为 0.002 meV。这些结果支持已验证设置下的 CPU/GPU 一致性；计算方法、能区、收敛条件及空带影响见《VASP GPU 加速专题三：计算准确性》。

模块和二进制数量按实际部署核对，功能验收按各分支记录判断。小型安装算例通过，不等同于全部泛函、磁性、SOC、长时间动力学和生产规模参数都已完成回归。

几个已知边界也需要在选用时核对：CPU Wannier90 的部分版本对 exclude_bands、SOC 投影或 Gamma 的 UMCO 参数有特定限制；5.4.4 的 VTST + VASPsol++ 和 BEEF 验收记录保留了 Gamma 力异常，相关任务优先使用已验证的标准程序。具体触发条件和有效输入以对应交付记录为准。

8. 门户、AI 助手和公共工具共同辅助工作流#

鸢算科技 HPC 集群提供网页门户，用户可查看计算节点在线状态、GPU 使用情况和可用 CPU 核心，跟踪自己的运行及排队作业，并查询存储空间、核时余额、套餐资源和到期时间。

集群还提供 Codex AI 智能体，可辅助检查输入和提交脚本、整理计算结果、编写分析代码及串联工作流。用户可以结合明确的研究目标和已有结果开展这些操作，科学参数和结论仍需依据实际输出及收敛测试判断。

多版本 VASP、按平台编译的扩展、公共模块、yskit 和配套分析工具，使用户能够把更多时间用于建立可靠的计算方案、完成对照和分析研究结果。

合集

《VASP GPU 加速专题一：发展历程、GPU选型》

《VASP GPU 加速专题二：VASP 多版本与扩展功能支持》

《VASP GPU 加速专题三：性能实测》

《VASP GPU 加速专题四：计算准确性》

《VASP GPU 加速专题五：加速参数选择》

《VASP GPU 加速专题六：显存容量规划》