HF的双电子积分如何存储

Freeman

请问现在主流的计算化学软件的HF所用的原子轨道间的双电子积分是怎么存储的？
最近在研究libint自带的HF的示例文件（libint2.x.0/tests/hartree-fock/hartree-fock.cc 第195行），发现它似乎并不存储双电子积分，而是每一轮迭代时都重新计算一遍。这样就很浪费计算资源。但是另一方面，双电子积分的个数相当于基组大小^4/8，可能需要很大的空间才能存储。不知道主流计算化学软件是怎么处理这个矛盾的。

wzkchem5

一般来说，一个程序只有对于小分子才把双电子积分存储到硬盘（称为conventional mode；当内存放得下的时候，也可以放在内存里），对于足够大的分子会每次迭代都把积分算一遍（称为direct mode）。因为近年来CPU计算速度比I/O速度增长得快（尤其考虑并行计算更是如此），所以有的时候即使硬盘能存得下所有积分，程序也选择direct mode。
libint也可以只算一次然后存下来，只是那个示例文件演示的是direct mode而已

wangxubo

正因为你说的可能需要很大空间才能储存，所以一般不储存，一般做integral direct的hartree fock。储存下来也有可能因为要硬盘读写，所以甚至导致算起来更慢（以前的时候）。

hebrewsnabla

并不会浪费计算资源，因为算电子积分（direct）比硬盘读写电子积分快。当然最快的方式还是算一遍全放内存里（incore），但是内存通常比硬盘小得多，只有比较小的分子才能这样。

sobereva

传统认为conventional积分全存硬盘里的方式不如direct，因为不仅很占硬盘，而且硬盘的I/O速度会拖垮计算速度。但如今PCI-E 4.0的SSD已经能到7000 MB/s了，说不定日后conventional方式会重新被重视起来。
也有semidirect，把贵的积分（高角动量积分）存内存或硬盘里，而低角动量的积分每次用到时现算，ORCA支持。不过由于此时不支持并行，所以也没什么用。
把积分都存内存的incore方式也不一定比direct快，一方面incore时没法结合密度矩阵做积分屏蔽，另一方面Gaussian里用incore时并行效率极低，实际中往往还不如direct快，当内存大而体系小的时候还得刻意写scf=noincore关掉

喵星大佬

sobereva 发表于 2021-8-8 01:18
传统认为conventional积分全存硬盘里的方式不如direct，因为不仅很占硬盘，而且硬盘的I/O速度会拖垮计算速 ...

incore是都存在内存不是硬盘啊

sobereva

喵星大佬 发表于 2021-8-8 04:52
incore是都存在内存不是硬盘啊

笔误