(国防科技大学并行与分布处理重点实验室 长沙 410073) (huayousu@163.com)
出版日期: 2018-02-01基金资助:国家自然科学基金项目(21502509);霍英东青年教师基金项目(141066)Optimization and Parallelization Single Particle Cryo-EM Software RELION with GPU
Su Huayou, Wen Wen, Li Dongsheng(Science and Technology on Parallel and Distributed Processing Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073)
Online: 2018-02-01摘要/Abstract
摘要： 单颗粒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3维图像数据处理软件RELION(regularized likelihood optimization)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.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，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.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36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.
参考文献
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