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面向GPU的单颗粒冷冻电镜软件RELION并行与优化
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作者 苏华友 温文 李东升 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期409-417,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 冷冻电镜 正则化似然优化 图形图像处理器 并行计算 高性能计算
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