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冷冻电镜软件RELION算法分析与GPU并行优化

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单粒子冷冻电镜是结构生物学研究的重要手段之一,基于贝叶斯理论的冷冻电镜三维图像数据处理软件RELION具有很好的性能和易用性,受到广泛关注.然而其计算需求极大,限制了RELION的应用.本文针对RELION算法的特点,研究了基于GPU的并行优化问题.首先全面分析了RELION的原理、RELION程序的算法结构及性能瓶颈;在此基础上,针对GPU细粒度体系结构对程序进行优化设计,提出了基于GPU的多级并型模型.为了获得良好的性能,本文对RELION的数据结构进行重组.为了避免GPU存储空间不足的问题,设计了自适应并行框架.据所知,这是目前第一个基于GPU的RELION实现.实验结果表明,基于GPU的RELION实现可以获得良好的性能,相比于单CPU,整个应用的加速比超过35倍,计算密集型算法的加速比达到75倍以上.在多GPU上的测试结果表明基于GPU的RELION具有很好的可扩展性.

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来源
《2016年全国高性能计算学术年会》|2016年|37-44|共8页
会议地点西安
作者
Wen Wen; 温文; Su Huayou; 苏华友; Li Dongsheng;
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作者单位

中国计算机学会;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类 TP311.52;
关键词
冷冻电镜软件; 优化设计; RELION算法; GPU优化; 并行计算;

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