1. 力场

   Amber力场包括多个不同名称的组分，分别支持蛋白质、DNA、RNA、碳水化合物、脂肪等不同分子类型， 以及一种针对有机小分子的通用力场GAFF和多种水分子模型。 用户可以使用AmberTools中的CHAMBER工具将CHARMM力场文件转换成Abmer格式以在Amber中使用。

   与之类似，tinker_to_amber工具可以转换TINKER原生的AMOEBA力场供Amber使用。除了AMOEBA，Amber本身还支持一种基于诱导偶极子理论的可极化力场ff02， 该力场比AMOEBA计算量小，曾经被广泛使用，且是首个支持核酸的可极化力场，但该力场在现版本（Amber16）中已不推荐使用。

   溶剂模型方面Amber支持多种GB模型，同时支持一种名为reference interaction site model（RISM）的分子溶剂模型，该模型本质上是一种微观溶剂模型。 Amber通过Sander支持QM/MM混合模拟。Sander内建多种NDDO及DFTB类型的半经验哈密顿量，AmberTools同时包含一个名为sqm的工具可提供基于这些半经验哈密顿量的纯量化计算， 代码大部分基于MOPAC。 Sander同时提供接口可对接多种常用量化软件，包括ADF、GAMESS-US、NWCHem、Gaussian、Orca、Q-Chem、TeraChem。

2. 算法

   支持的采样算法包括：Self-Guided Langevin dynamics，Accelerated Molecular Dynamics，Gaussian Accelerated Molecular Dynamics， Targeted MD， Multiply-Targeted MD (MTMD)，Low-MODe (LMOD) methods，Replica Exchange Molecular Dynamics (REMD)， Adaptively biased MD，Steered Molecular Dynamics (SMD) 等。

   支持的自由能计算方法包括：Thermodynamic integration，Absolute Free Energies using EMIL，Linear Interaction Energies，Umbrella sampling等。 上述算法中的一些如umbrella sampling存在不止一种实现。其中三个模块ncsu_smd、ncsu_pmd和ncsu_bbmd为同一框架下的实现，该框架定义了几类reaction coordinates。

   支持constant-pH模拟以及constant-pH REMD。

   支持包括NMR、X-ray及cryo-EM/ET在内的实验结构精细化计算。

   在基本算法的基础之上，Amber还通过AmberTools提供了一些工作流工具，对特定的计算任务提供了从计算到分析的流程化辅助。如自由能计算工作流工具FEW和MMPBSA。

   从Amber11开始，Amber加入了对GPU的支持，从 Amber14开始，PMEMD加入了对Intel Xeon Phi协处理器的支持。

1. 支持多种粒子类型，可用于原子、聚合物分子、生物分子、金属、颗粒等类型系统的模拟
2. 支持多种力场，包括多种多体势函数
3. 支持三种可极化模型：QEq, core/shell model, Drude dipole model
4. 支持多种粗粒化模型：DPD, GayBerne, REsquared, colloidal, DLVO
5. 兼容多种常见力场：CHARMM, AMBER, DREIDING, OPLS, GROMACS, COMPASS
6. 支持刚体动力学积分
7. 支持rRESPA多步长积分
8. 支持多种增强采样算法：parallel replica dynamics，temperature accelerated dynamics，parallel tempering
9. 通过MPI和空间区域分解支持并行模拟
10. GPU (CUDA and OpenCL), Intel Xeon Phi, and OpenMP 支持常用功能
11. 可编译为库，通过库API或Python API调用

LAMMPS对分子动力学中的单元粒子、相互作用、积分器等关键组分进行了抽象，并暴露了对各组分进行灵活配置的API。基于这样的抽象， LAMMPS实现了异常丰富的对粒子类型和力场的支持，模拟对象不限于某一门类的体系，应用相当广泛。

同样是基于上述抽象，结合C++的模块化特性，LAMMPS代码具有很强的功能可扩展性。用户通过对几个主要基类的继承可以很容易地对分子动力学框架下的各个组分进行定制， 从而实现新的原子类型（atom style）、相互作用类型（bond style）、计算量（compute style）、积分器（fix style）等。

往往需要其他工具进行建模和前处理。对于单纯生物体系的模拟相较其他更有针对性的软件而言不是很方便。

1. 支持多种系综: NVE, NVT, NPT, μVT
2. 非键作用力: Lennard Jones, Buckingham, Morse, Generic tabulated potentials等支持多种力场，包括多种多体势函数
3. 成键作用力：harmonic spring, FENE, generic tabulated bonded potentials等
4. 支持各向异性相互作用: Gay-Berne粒子等
5. 静电及静磁作用: P3M, MMM1D, MMM2D, ELC, dipolar P3M, DLC, MEMD, MMM2DIC, ELCIC, ICC, LB-EK
6. 约束: 可固定全部或部分粒子的坐标，可施加多种多种空间约束(walls, spheres, pores等）
7. 刚体模拟: 可以从多个粒子构建任意形状的扩展对象
8. 动态成键: 粒子碰撞时可产生新的键以研究聚集效应
9. 流体动力学: 格子玻尔兹曼流体（Lattice-Boltzmann fluid，可在GPGPU运行），耗散粒子动力学 (DPD）
10. 分析: 具备大量分析函数，可使用VMD或paraview进行可视化

ESPResSo的特色是专门针对粗粒化模型。另有以下几个特点：

1. 可通过脚本语言控制（较早版本为Tcl，新版为Python）
2. 用户可添加新算法，对软件功能进行扩展

1. 能量最小化、动力学计算及基本的轨迹分析功能，支持多时间步长积分
2. 原生支持CHARMM、Amber、GROMACS力场，可直接读取这三种软件的参数文件。其中对CHARMM力场可做到完全支持，Amber及GROMACS做到大部分支持。NAMD提供的力场函数形式可支持OPLS力场，但使用者须先对OPLS参数文件进行格式转换
3. 可极化力场方面，NAMD支持一种基于Drude振荡的模型，与CHARMM的DRUDE模块来源于同样的理论工作
4. 支持一种基于Generalized Born模型的隐式溶剂模型，与Amber类似
5. 2.12版新近加入了对hybrid QM/MM计算的支持。该版本为NAMD与量化软件提供了一个通用的接口，并可实现同时模拟多个量化区域及模拟进程中更新量化区域等功能，但具体信息尚未正式发布
6. 支持多种Steered Molecular Dynamics方法
7. 支持Alchemical free energy perturbation自由能计算
8. 支持Adaptive biasing force potential of mean force计算
9. 通过VMD实现可交互式动力学， 用户可通过键鼠实时施加外部作用力
10. 提供一套可选的基于Tcl的接口，该接口使得用户可以在configutation文件中使用Tcl脚本进行流程控制，用户得以混合使用参数关键字、Tcl原生命令及NAMD提供的一组扩展Tcl命令来控制计算及分析作业，并可以通过Tcl接口实现自定义力和自定义算法
11. 独立的ColVars模块提供灵活的collective variables定义接口

与大多数同类软件不同，NAMD的并行模式建立在Charm++提供的并行框架之上。Charm++是一种面向对象、跨平台的C++库，为并行编程提供高层抽象。 在Charm++的并行模型中，程序被划分成中等粒度的重复任务，由称为chare的对象执行，chare之间通过消息相互作用。Chare到物理处理单元的映射和其间消息的传递由Charm++运行系统负责完成。 该模型通过消息驱动的异步并发模式实现通信与计算的重叠，另一方面通过对Chare的调度实现动态负载均衡。 在此基础之上，NAMD采用了空间/力混合划分模式来划分并行任务， 相对于其他主要采用空间划分实现并行的同类软件对计算的划分粒度更细。该模式在其后为Blue Matter和Desmond采用。在这种并行模式支持下的高可扩展性成为NAMD最重要的特色。

NAMD官方网站针对多种平台提供了预编译的可执行文件，用户可以选择从源码编译或直接下载使用，后者十分简便快捷。

作为与NAMD共同开发的互补软件，VMD在文件格式和交互界面等方面与NAMD完全匹配，二者可实现无缝连接。 除了为NAMD构建模型， VMD还可通过Tcl插件直接调用NAMD进行动力学计算，对计算结果进行实时监控，乃至通过键鼠实时施加外部作用力。VMD强大的功能和广泛的应用成为NAMD的一大优势。

1. 支持基本动力学相关算法，包括牛顿力学及随机动力学积分器、能量最小化、正则模式分析、模拟淬火等。支持温度及压强控制，支持基于SHAKE和P-LINCS的完全约束算法， 支持多种几何约束。支持包括umbrella sampling在内的非平衡态动力学。支持FEP、essential dynamics。暂不支持const-pH
2. 内建支持AMBER、CHARMM、GROMOS及OPLS等多种常见经典力场及数种较少见力场。软件通过user tables实现对非标准函数形式的支持
3. 支持Martini粗粒化模型
4. 支持基于GBSA的隐式溶剂模型，包括三种可选的计算Born radii的方法
5. 支持QM/MM混合动力学，对QM部分支持的计算方法包括AM1, PM3, RHF, UHF, DFT, B3LYP, MP2, CASSCF和MMVB，可对接GAMESS、Gaussian、MOPAC、Orca等量化软件

GROMACS最突出的特色和目标是高效，无论串行还是并行版本。为达到这一目标，GROMACS进行了大量设计和优化，包括但不仅限于下面这些：

1. 采用多层级的并行方式分配计算任务，尽量在各个层面上充分利用系统的并行性。第一层为ensemble级别的并行，由一个独立的框架软件Copernicus在GROMACS上层实现， ensemble中包含多个相对独立的系统拷贝，每一个拷贝由GROMACS进行动力学计算，相互间通信量很少，通过http实现。第二层为MPI级别的并行，通过空间分解将计算量分配到多个计算单元， 划分方法采用D.E. Shaw提出的eighth shell方法，多个计算单元间通过MPI通信。OpenMP作为并行模式的第三层，在MPI分解至节点的基础上通过基于OpenMP的多线程机制利用多核的并行性
2. 曾经大量使用手写的汇编语言内核来调用支持SIMD的硬件，但这种编程模式耗费大量开发时间。从4.6版本开始，GROMACS加入了一个基于SIMD intrinsics的模块抽象SIMD操作， 并使用一个新的内置SIMD数学库来避免不是所有SIMD指令集都支持的查表和整型操作。这种方式大大简化了支持新CPU架构所需完成的开发
3. 默认使用混合精度模型。程序大量使用strength-reduction算法来保证单精度的使用
4. 在较新近版本中的一个重要优化是引入了一种基于cluster的邻近列表加速邻近列表的构建和访问

1. 支持基本的分子动力学算法，包括多种系综、多时间步长、周期性边界条件、简正模分析、能量最小化等基本算法
2. 持多种高级算法，包括多种增强采样方法，复杂的reaction coordinate restraints, 路径采样（path sampling）, 蒙特卡洛采样（Monte Carlo sampling），路径优化算法及多种分析工具
3. 除外CHARMM力场，软件还支持使用AMBER核酸与蛋白质力场，OPLS蛋白质力场，Bristol-Myers Squibb核酸力场
4. 支持TIP3P、TIP4P、SPC、SPC/E及ST2等水分子模型
5. 现有三个可极化力场相关模块，对应于三种主要的诱导电子极化模型，分别是基于浮动电荷模型的CHEQ模块，基于经典Drude振荡模型的DRUDE模块， 以及基于诱导点偶极子模型的PIPF模块。这些模块及其相应的力场参数代表CHARMM力场的最新发展方向，仍在不断更新中，其中前两种方法/力场成熟度较高
6. 对隐式溶剂模型有强大的支持，包含一系列在理论框架和具体实现上存在差异的算法，其支持算法的丰富程度超过其他同类分子动力学软件。除了支持隐式水溶剂，CHARMM还提供隐式生物膜模型的支持
7. 支持量子力学与经典力学混合的QM/MM计算，对系统局部采用量子化学的方法计算能量。CHARMM通过两种方式支持QM/MM计算。其一是通过内置的QM模块，包括基于MOPAC提供半经验方法的QUANTUM模块及其衍生模块SQUANTM， 以及另一基于密度泛函紧束缚方法的SCCDFTB模块。其二是通过调用外部的量子化学计算软件。CHARMM为多种分子轨道从头计算和密度泛函量化程序提供了接口

CHARMM定位为一个通用并且灵活的分子模拟软件，其设计的初衷是使用一个可执行程序完成所有相关工作。软件通过命令行执行自定义的脚本语言运行，脚本语言包括一系列与分子动力学相关的命令及简单的控制语句、 数学运算、变量设置和文件操作。其命令涵盖从建模到能量最小化到动力学计算乃至轨迹分析的各个方面，使其成为一个可以独立使用的一体化工具。

高级算法丰富，如可极化力场和隐式溶剂均有多种算法可供选择。

现有两个网站为CHARMM提供基于Web的脚本生成辅助，分别是CHARMM-GUI (http://www.charmm-gui.org/)和CHARMMing(https://www.charmming.org)。 另外有基于Perl的工具集MMTSB，通过运行CHARMM并令其执行自动生成的命令为常见的分子动力学任务提供简化的API

CPMD,密度泛函平面波赝势代码，一款用于分子动力学从头计算的开源软件。它基于密度泛函理论(DFT)，并通过平面波基矢和赝势来实现。 采用消息传递(MPI)、共享内存(OpenMP)以及混合编程(MPI/OpenMP)的方法来实现并行化，可以在不同结构的计算机平台上运行。