分子對(duì)接軟件DOCK 中的小球生成程序的并行化實(shí)現(xiàn).pdf

1、分子對(duì)接是指通過計(jì)算機(jī)模擬小分子配體和大分子受體之間的相互作用。在過去幾十年里，世界上各個(gè)研究小組開發(fā)了數(shù)個(gè)分子對(duì)接軟件，其中，Kuntz研究小組開發(fā)的DOCK分子對(duì)接軟件應(yīng)用最為廣泛。生成小球的Sphgen程序是DOCK分子對(duì)接軟件中很重要的一個(gè)步驟，它的計(jì)算過程十分耗時(shí)，嚴(yán)重地拖延了整個(gè)分子對(duì)接過程。因此，很有必要通過并行計(jì)算的技術(shù)來加快Sphgen程序計(jì)算，縮短分子對(duì)接的時(shí)間。
　　Kuntz研究小組已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)基于Pth

2、reads的并行Sphgen程序，但是這個(gè)并行Sphgen程序的加速比很低，在16個(gè)CPU參與計(jì)算情況下，加速比最多只有8.9，負(fù)載不均衡是導(dǎo)致加速比低下的原因。因此，本文首先提出了解決并行Sphgen程序的負(fù)載不均衡的三種方法：去除零原子，非均勻劃分法，動(dòng)態(tài)調(diào)度。本文通過分析Sphgen程序的計(jì)算數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)零原子是負(fù)載不均衡的一個(gè)原因，通過去除零原子，負(fù)載不均衡的問題得到了緩解，加速比有所提高；本文又從Sphgen程序的時(shí)間復(fù)雜度出發(fā)

3、，經(jīng)過理論推導(dǎo)，得出一個(gè)新的數(shù)據(jù)劃分方法——非均勻劃分法，它從理論上保證了各個(gè)CPU分配的計(jì)算任務(wù)的時(shí)間復(fù)雜度是相等的。通過這三種改進(jìn)方法，在最好的情況下，并行Sphgen程序的加速比增加了5.0。
　　其次，本文開發(fā)了基于MPI+OpenMP的并行Sphgen程序。通過MPI實(shí)現(xiàn)并行Sphgen程序面臨的最大難點(diǎn)是串行的Sphgen程序是用C++編寫的，而MPI只能傳遞簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，不能傳遞C++對(duì)象，因此，本文這一部分主要解決