应用GPU集群加速计算蛋白质分子场

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.

关键词：GPU集群、蛋白质分子场模拟、并行加速架构设计

所属期刊栏目：22

分类号：TP391(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家"九七三"重点基础研究发展计划项目2009CB320802;国家自然科学基金重点项目60533050;国家"八六三"高技术研究发展计划2007AA01Z316;浙江省自然科学基金杰出青年团队项目R407042

在线出版日期：2010-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：412-419