GPU机群系统上加速EMAN

摘要

近年来,高质量的三维重构对计算机系统的计算能力提出越来越高的需求.EMAN是对冷冻电子显微镜拍摄出来的图像进行单颗粒三维重构的流行软件包.由于GPU显示出优于CPU的性能水平,在GPU机群系统上对EMAN进行加速将有可能取得较好的效果.首先,有必要调查EMAN在计算方面的特点,包括计算密度,访存情况和并行潜力.结果显示其在GPU体系结构上有获得较高性能的潜力.然后,根据此特点完成一款并行EMAN软件,使用CUDA和MPI对EMAN实施不同粒度的并行处理.在一个拥有16颗Intel 6核处理器的机群系统上,用8颗Fermi GPU加速后的EMAN(CUDA-EMAN)相比于仅使用CPU的并行EMAN程序获得了2.5倍的加速比.也就是1颗Fermi GPU相比一个Intel 6核处理器可对EMAN加速5倍.