应用GPU集群加速计算蛋白质分子场

被引：11

作者：

张繁 ^{[1
,2
]}

王章野 ^{[1
]}

姚建 ^{[1
]}

吴韬 ^{[3
]}

彭群生 ^{[1
]}

机构：

[1] 浙江大学CAD & CG国家重点实验室

[2] 浙江工业大学计算机学院

[3] 浙江大学理学院化学系

来源：

计算机辅助设计与图形学学报 | 2010年 / 03期

基金：

国家自然科学基金重点项目; 浙江省自然科学基金;

关键词：

GPU集群; 蛋白质分子场模拟; 并行加速架构设计;

D O I：

暂无

中图分类号：

TP399-C8 [];

学科分类号：

081203 ; 0835 ;

摘要：

针对生物化学计算中采用量子化学理论计算蛋白质分子场所带来的巨大计算量的问题,搭建起一个GPU集群系统,用来加速计算基于量子化学的蛋白质分子场.该系统采用消息传递并行编程环境(MPI)连接集群各结点,以开放多线程OpenMP编程标准作为多核CPU编程环境,以CUDA语言作为GPU编程环境,提出并实现了集群系统结点中GPU和多核CPU协同计算的并行加速架构优化设计.在保持较高计算精度的前提下,结合MPI,OpenMP和CUDA混合编程模式,大大提高了系统的计算性能,并对不同体系和规模的蛋白质分子场模拟进行了计算分析.与相应的CPU集群、GPU单机和CPU单机计算方法对比,该GPU集群大幅度地提高了高分辨率复杂蛋白质分子场模拟的计算效率,比CPU集群的平均计算加速比提高了7.5倍.

引用

页码：412 / 419

页数：8

共 11 条

[1] 基于量子化学的蛋白质分子场计算 [J].

张繁 ;

彭群生 ;

胡敏 ;

吴韬 .

计算机辅助设计与图形学学报, 2008, (09) :1238-1245

[2] 蛋白质三维结构相似性比较方法综述 [J].

彭群生 ;

胡敏 .

计算机辅助设计与图形学学报, 2006, (10) :1465-1471

[3] 基于GPU带有复杂边界的三维实时流体模拟 [J].

柳有权 ;

刘学慧 ;

吴恩华 .

软件学报, 2006, (03) :568-576

[4] 基于图形处理器(GPU)的通用计算 [J].

吴恩华 ;

柳有权 .

计算机辅助设计与图形学学报, 2004, (05) :601-612

[5] Real-Time KD-Tree Construction on Graphics Hardware [J].

Zhou, Kun ;

Hou, Qiming ;

Wang, Rui ;

Guo, Baining .

ACM TRANSACTIONS ON GRAPHICS, 2008, 27 (05)

[6]

BSGP[J] . Qiming Hou,Kun Zhou,Baining Guo.ACM Transactions on Graphics （TOG） . 2008 (3)

[7] Shield effect of silicate on adsorption of proteins onto silicon-doped hydroxyapatite (100) surface [J].

Chen, Xin ;

Wu, Tao ;

Wang, Qi ;

Shen, Jia-Wei .

BIOMATERIALS, 2008, 29 (15) :2423-2432

[8]

Sequences and topology[J] . Mark Gerstein,Barry Honig.Current Opinion in Structural Biology . 2001 (3)

[9]

The functional similarity and structural diversity of human and cartilaginous fish hemoglobins 1 1 Edited by K. Nagai[J] . Yukie Naoi,Khoon Tee Chong,Kazuhiko Yoshimatsu,Gentaro Miyazaki,Jeremy R.H Tame,Sam-Yong Park,Shin-ichi Adachi,Hideki Morimoto.Journal of Molecular Biology . 2001 (1)

[10]

VMD: Visual molecular dynamics[J] . William Humphrey,Andrew Dalke,Klaus Schulten.Journal of Molecular Graphics . 1996 (1)

← 1 2 →