在生物制药与纳米材料研究领域中，分子动力学模拟计算方法有着广泛的应用，其是在原子、分子水平上求解多体问题的重要计算机模拟方法，可以预测纳米尺度上的动力学特性。通过求解所有粒子的运动方程，分子动力学模拟法可以用于模拟与原子运动路径相关的基本过程。在模拟计算应用早期，由于受计算机技术的制约，这些模拟的模型尺寸和时间均受到了限制，模拟研究的范围也有很大的局限。上世纪80年代后，随着计算机技术的飞速发展，这些限制逐渐减少，激发了分子动力学研究的高潮，被广泛的应用于新型材料研制、化学工艺模拟、大分子生物制药等领域，成为微观模拟的一个主流技术。
而在这些应用软件中，GROMACS进行了大量的算法的优化，使其计算功能更强大。例如：在计算矩阵的逆时，算法的内循环会根据你自身系统的特点自动选择由C语言或Fortran来编译。GROMACS中对Altivec loops的计算，无论是在Linux还是Mac OS X.系统上，它都要比其它软件快3-10倍 ，而且GROMACS提高计算速度并不以牺牲计算精度为代价。
GROMACS软件的计算优势使其对运行平台有着独特的需求。首先，GROMACS是计算密集型的程序，浮点运算量很大。在通信网络不是瓶颈的情况下，CPU的利用率比较高，通常可以达到98％以上。但GROMACS程序对内存的要求很小，模拟一个原子数目为12000的系统，需要的内存大概为10MB。其次，GROMACS软件有两种应用方式，即传统MD方式和REMD方式。传统MD方式中，进程之间的通信比较频繁。使用高端的通信网络（Myrinet，Infiniband等）可以提高程序的并行加速比，提高并行计算的效率。REMD方式中，进程之间的通信量很小，使用千兆以太网就完全可以满足通信的要求，不必要使用高端的通信网络。并且，GROMACS软件运行时的输入文件和输出文件都不是很大，对I/O没有特别的要求。
根据GROMACS软件的应用特点，定制化的基于GROMACS软件的高性能集群方案。系统整体包括用于运算的计算节点、负责系统管理和外部接入的管理节点，和连接磁盘阵列提供网络共享文件系统的存储节点等模块。系统中的计算网络将所有节点通过千兆以太网或高端网络进行连接，管理网络配合机群中间件对机群实现统一的管理，用户同时可通过SKVM网络对系统实现远程控制管理。整套系统的节点数量可根据用户具体需求而定，具有较大弹性，面对软件的运行要求，系统节点是X86体系，可支持各种Linux操作系统，采用目前高性能计算机的主流架构，具有良好的普适性。
制定机群方案前对GROMACS软件的运行进行了大量的测试工作，结果显示，GROMACS软件的性能基本上和CPU主频成线性关系。对于用户来说，要使软件合理运行，需要找到一个性价比平衡点。在系统对GROMACS软件进行编译时，只需要指定使用MPI，就可以使用并行的GROMACS程序。但在相同系统环境下，编译器对软件性能也有直接的影响，通过测试，GCC编译器在此类应用中略胜一筹。
通常情况下，一个中等规模的GROMACS应用机群系统采用曙光TC4000A机柜，含有内部网络布线系统、散热系统、供电系统。计算节点采用曙光A610r-F服务器，配备2×Opteron2214双核CPU，4GB DDR2内存，73GB 热插拔SCSI硬盘，集成2个10/100/1000M以太网接口。该款产品做为计算节点可轻松应对软件对内存及I/O负荷的需求，同时该款双路双核产品表现出的优越计算性能可满足软件频繁、复杂的浮点运算需求。
整套系统中的所有运算节点和管理节点都挂接在管理网络中，通过光纤交换机与高端的磁盘阵列柜相连。在系统工作时，所有节点及I/O设备由管理网络进行统一调配，协调运行，极大的提高了运行效率。同时，系统中的所有运算节点通过计算网络相连，计算任务通过计算网络在各节点间进行分配。整套系统中的管理网络和计算网络均为千兆以太网，可轻松满足软件运行的工作带宽，保证网络工作的稳定性和安全性。
