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| 应用GPU集群加速计算蛋白质分子场 | |
| 引用本文： | 张繁,王章野,姚建,吴韬,彭群生.应用GPU集群加速计算蛋白质分子场[J].计算机辅助设计与图形学学报,2010,22(3). |
| 作者姓名： | 张繁 王章野 姚建 吴韬 彭群生 |
| 作者单位： | 1. 浙江大学CAD & CG国家重点实验室,杭州,310027;浙江工业大学计算机学院,杭州,310023 2. 浙江大学CAD & CG国家重点实验室,杭州,310027 3. 浙江大学理学院化学系,杭州,310027 |
| 基金项目： | 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) |
| 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 |
Accelerating the Calculation of Protein Molecular Field using GPU Cluster |
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| Affiliation: | State Key Laboratory of CAD & CG/a>;Zhejiang University/a>;Hangzhou 310027;College of Computer Science/a>;Zhejiang University of Technology/a>;Hangzhou 310023;Department of Chemistry/a>;College of Science/a>;Hangzhou 310027 |
| Abstract: | This paper reports a new GPU cluster system to meet the challenge of computing the protein molecular field by approaches of quantum chemistry.This system uses MPI(message passing interface)parallel programming environment to link all nodes of the cluster,adopts OpenMP(open multi-processing)as a multi-core CPU programming environment and CUDA as a GPU programming environment.We present an optimal parallel accelerating architecture to integrate multi-core CPU computation with GPU computation at each node of t... |
| Keywords: | GPU cluster protein molecular field simulation parallel accelerating architecture design |
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