应用GPU集群加速计算蛋白质分子场

• 作 者: 张繁 王章野 姚建 吴韬 彭群生
• 机 构: 浙江大学CAD＆CG国家重点实验室,浙江工业大学计算机学院,浙江大学理学院化学系
• 出 处: 计算机辅助设计与图形学学报
• 发表日期: 2010年3期
• 关键词: GPU集群 蛋白质分子场模拟 并行加速架构设计
• 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)

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