【摘要】：通過生物大分子計算平臺對分子動力學(xué)的模擬運(yùn)算,計算值可以描述分子的運(yùn)動軌跡,從而揭示原子間的內(nèi)在關(guān)系,但這一過程較為復(fù)雜且昂貴。作者研究了較低投入下大分子計算平臺的構(gòu)建與優(yōu)化,在并行GPU條件和CUDA體系下使用AMBER軟件包完成分子動力學(xué)的模擬運(yùn)算。通過對兩個大分子體系的運(yùn)算,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明計算平臺達(dá)到了60倍的計算加速,實(shí)現(xiàn)了較高的加速性能,完成了高性價比的高性能計算平臺的建設(shè)。
【圖文】：

RESEARCHARTICLEJOURNALOFFOODSCIENCEANDBIOTECHNOLOGYVol.36No.102017YUWei，etal：ConstructionandOptimizationofGPU-BasedComputingPlatformforBiologicalMacromolecules3.1測試體系說明平臺對兩個體系進(jìn)行了測試，體系參數(shù)如表2所示。表2測試體系Table2Testsystem兩個體系的模擬形狀如圖1所示。測試體系的模擬運(yùn)算參數(shù)如表3和表4所示。3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果為提高計算精度，計算數(shù)據(jù)使用了雙精度數(shù)據(jù)。在計算平臺上分別使用單核CPU、八核CPU、單GPU和雙GPU對上述DNA和蛋白質(zhì)體系進(jìn)行了測試。DNA測試結(jié)果如圖2所示，蛋白質(zhì)體系測試結(jié)果如圖3所示。在單CPU、8CPU、1GPU和2GPU條件下對于兩個生物大分子體系的運(yùn)算加速比如表5所示。實(shí)驗(yàn)與仿真3研究目標(biāo)體系原子個數(shù)水分子個數(shù)水盒子形狀抗衡離子數(shù)DNA97883043截斷正八面體18（Na+）蛋白質(zhì)126733812六面體3（Na+）圖1DNA與蛋白質(zhì)測試體系的模擬形狀Fig.1ShapeofDNAandproteinaboutsimulationtestsystem表3模擬參數(shù)Table3Simulationparameters體系力場系綜控壓方法控溫方法積分步長總步長DNAAMBERff14SBNPTBerendsenbarostatLangevindynamics2fs5000000蛋白質(zhì)AMBERFf14SBNPTBerendsenbarostatLangevindynamics2fs2500000表4力場參數(shù)Table4Forcefieldparameters體系Lenard-jones勢能截斷值Columb勢氫原子邊界條件DNA12沘ParticleMeshEwaldSHAKE周期性蛋白質(zhì)12沘ParticleMeshEwaldSHAKE周期性圖2DNA體系測試結(jié)果Fig.2ResultofDNAsystem圖3蛋白質(zhì)體系測試結(jié)果Fig.3Resultofproteinsystem1104

RESEARCHARTICLEJOURNALOFFOODSCIENCEANDBIOTECHNOLOGYVol.36No.102017YUWei，etal：ConstructionandOptimizationofGPU-BasedComputingPlatformforBiologicalMacromolecules3.1測試體系說明平臺對兩個體系進(jìn)行了測試，體系參數(shù)如表2所示。表2測試體系Table2Testsystem兩個體系的模擬形狀如圖1所示。測試體系的模擬運(yùn)算參數(shù)如表3和表4所示。3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果為提高計算精度，計算數(shù)據(jù)使用了雙精度數(shù)據(jù)。在計算平臺上分別使用單核CPU、八核CPU、單GPU和雙GPU對上述DNA和蛋白質(zhì)體系進(jìn)行了測試。DNA測試結(jié)果如圖2所示，，蛋白質(zhì)體系測試結(jié)果如圖3所示。在單CPU、8CPU、1GPU和2GPU條件下對于兩個生物大分子體系的運(yùn)算加速比如表5所示。實(shí)驗(yàn)與仿真3研究目標(biāo)體系原子個數(shù)水分子個數(shù)水盒子形狀抗衡離子數(shù)DNA97883043截斷正八面體18（Na+）蛋白質(zhì)126733812六面體3（Na+）圖1DNA與蛋白質(zhì)測試體系的模擬形狀Fig.1ShapeofDNAandproteinaboutsimulationtestsystem表3模擬參數(shù)Table3Simulationparameters體系力場系綜控壓方法控溫方法積分步長總步長DNAAMBERff14SBNPTBerendsenbarostatLangevindynamics2fs5000000蛋白質(zhì)AMBERFf14SBNPTBerendsenbarostatLangevindynamics2fs2500000表4力場參數(shù)Table4Forcefieldparameters體系Lenard-jones勢能截斷值Columb勢氫原子邊界條件DNA12沘ParticleMeshEwaldSHAKE周期性蛋白質(zhì)12沘ParticleMeshEwaldSHAKE周期性圖2DNA體系測試結(jié)果Fig.2ResultofDNAsystem圖3蛋白質(zhì)體系測試結(jié)果Fig.3Resultofproteinsystem1104

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林皎;陳玉潔;張武生;徐偉平;楊廣文;;高性能計算平臺建設(shè)的探索與實(shí)踐[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2012年05期

2 王軍峰;;云計算平臺及其應(yīng)用實(shí)例分析[J];決策與信息(下半月);2013年03期

3 邢戈;移動的計算平臺[J];微電腦世界;2002年17期

4 熊剛;黃明和;;云計算平臺的搭建與研究[J];無線互聯(lián)科技;2014年02期

5 ;新浪云計算平臺推多項重磅服務(wù)[J];硅谷;2011年21期

6 黃鈺斌;;面向電力行業(yè)的云計算平臺解決方案[J];中國新通信;2013年03期

7 楊榮霞;;支持多虛擬化技術(shù)的私有云計算平臺[J];中小企業(yè)管理與科技(上旬刊);2013年08期

8 朱圣才;;基于Windows Azure平臺的虛擬化技術(shù)研究[J];信息網(wǎng)絡(luò)安全;2013年06期

9 ;吉林省公共計算平臺[J];工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì);2014年01期

10 羅達(dá)強(qiáng);;探析Windows Azure Platform微軟云計算平臺[J];硅谷;2010年16期

相關(guān)會議論文 前6條

1 羅銳;;淺談云計算平臺資源優(yōu)化和維護(hù)管理[A];第十四屆中國科協(xié)年會第20分會場：轉(zhuǎn)型創(chuàng)新促通信業(yè)新發(fā)展論壇論文集[C];2012年

2 陳紅;任怡;劉曉建;;云計算平臺下計費(fèi)機(jī)制研究[A];CCF NCSC 2011——第二屆中國計算機(jī)學(xué)會服務(wù)計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

3 張大華;羅志明;王鐵軍;李凡;楊義彬;;云計算平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[A];2011電力通信管理暨智能電網(wǎng)通信技術(shù)論壇論文集[C];2011年

4 陳煜;王樹偉;王冠華;;水利工程建設(shè)管理云計算平臺的研究與實(shí)踐[A];中國水力發(fā)電工程學(xué)會信息化專委會、水電控制設(shè)備專委會2013年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2013年

5 王曉光;昃琳;劉濤;;CUDA構(gòu)筑廉價的高性能計算平臺[A];信息時代——科技情報研究學(xué)術(shù)論文集（第三輯）[C];2008年

6 顧國平;周雋;;基于IBM的高性能計算平臺解決方案[A];首屆工程設(shè)計高性能計算（HPC）技術(shù)應(yīng)用論壇論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 樂天 編譯;構(gòu)建云計算平臺的三大誤區(qū)[N];計算機(jī)世界;2010年

2 本報記者 李奕;計算平臺“應(yīng)變”之路 三問微服務(wù)器[N];中國計算機(jī)報;2013年

3 計算機(jī)世界實(shí)驗(yàn)室 吳挺;嵌入式的別樣年華[N];計算機(jī)世界;2008年

4 北京市計算中心;北京云蓄勢待發(fā)[N];中國計算機(jī)報;2010年

5 倪洪章;北航聯(lián)手浪潮 實(shí)施網(wǎng)格計算平臺計劃[N];計算機(jī)世界;2007年

6 肖建國;大型企業(yè)如何搭建私有云計算平臺[N];電腦報;2010年

7 本報記者 李萬予;Nutanix：無關(guān)虛擬化管理程序的計算平臺[N];中國計算機(jī)報;2013年

8 王成江;64位服務(wù)器為何要兼容32位應(yīng)用[N];光明日報;2003年

9 ;“平民化”的64位計算平臺[N];中國計算機(jī)報;2003年

10 曙光公司IA事業(yè)部 朱越 AMD公司 紀(jì)朝輝;點(diǎn)燃64位燎原之火[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李錚;多媒體云計算平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 陳海波;云計算平臺可信性增強(qiáng)技術(shù)的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 范桂林;高性能云中的GPU虛擬化方法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];江蘇科技大學(xué);2016年

2 鞏子杰;分布式計算平臺中任務(wù)調(diào)度算法的設(shè)計[D];天津大學(xué);2014年

3 徐風(fēng);移動公司云計算平臺原型的構(gòu)建與測試[D];中南大學(xué);2010年

4 張容齊;基于云計算平臺的服務(wù)自動化部署機(jī)制研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

5 趙奇奇;公共計算平臺運(yùn)營模式研究[D];西北師范大學(xué);2013年

6 劉猛;云計算平臺下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

7 田寧;GPU加速的矩陣計算的研究[D];黑龍江大學(xué);2015年

8 何紀(jì)澎;基于GPGPU-Sim模擬的GPU功耗研究[D];西北師范大學(xué);2015年

9 孔俊;企業(yè)私有云計算平臺資源分配研究與設(shè)計[D];湖南大學(xué);2012年

10 王霄飛;基于OpenStack構(gòu)建私有云計算平臺[D];華南理工大學(xué);2012年

本文編號：2646433