采用GPU和多CPU高速产生复杂群体样本

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溯祖理论诞生于20世纪80年代,相比经典群体遗传学顺着时间研究群体进化的过程,溯祖理论是追溯时间回到过去,推测群体进化历史上某一特定时间所发生的事件,而后建立整个群体的进化树,总结共同祖先后代谱系的进化过程。它可以通过计算机在各种群体情况下进行模拟。Hudson的ms程序是一个应用广泛的溯祖程序,它需要计算很长时间来积累大量的模拟数据以求得最佳结果。这对计算机的性能而言是一大挑战,采用了并行计算方法来解决这一问题。   分别采用了CPU并行计算和GPU并行计算,将原本串行计算的程序并行处理,使之在并行计算的平台上加速运行。利用NVIDIA公司开发的CUDA和多线程库标准Pthread这两种方法,对源程序进行并行处理。通过并行化处理,在实验所采用的条件下,首先找出了程序中的最优线程比例,通过最优线程比例,可以获得程序的最优性能;其次,在产生样本结果一致的情况下,本程序比源程序的加速比最大达到6x;接着,在研究过程中对程序的限制因素和加速因素进行了详细的分析,找出程序的关键优化点;最后发现,增加电脑CPU的性能虽然能够获得一定程度的加速,但是加速比受到限制,相比而言GPU比CPU拥有更高的加速比,因此在要求产生大量样本的情况下使用GPU进行并行计算可以获得更好的加速。   这一研究过程充分利用了计算机的CPU和GPU计算资源,加快了程序模拟产生群体样本的速度,从而实现桌面上的超级计算。程序的并行化过程和思路,为以后更复杂的溯祖程序的并行计算提供了参考和依据。  
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