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NvidiaTesla：GPU引爆HPC新变革 |
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2008年07月14日 17:54 it168
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当人类亿万细胞中的一个开始了无序分裂，产生的病变逐渐蔓延，最终导致了癌症的发生。究竟这个过程是如何发生的，又该如何去阻止？为解决这些问题，科学家们正将一项新的运算技术和高性能计算机阵列运用到细胞基本行为的模拟中去。
以往对细胞的结构、细胞间的作用以及对外界条件的反应的模拟只有世界上运算性能最强大的计算机集群才能做到，而现在高性能运算技术(HPC，high performance computing)的变革使得模拟的实现不再困难。这次变革意义深远，但说起来却并不陌生，因为它是电子游戏赖以生存的硬件——图形处理器(GPU，graphics processing unit)的变革。
多屏幕显示、多GPU的SUN主机用以计算特定物质穿越细胞膜的原子间力。图片中，模拟显示的甘油正穿越蛋白质形成的通道。
HPC中GPU的应用
游戏图形处理器用作超级运算处理器，乍听起来的确让人有些惊讶，但对于熟悉这项技术的人来说，GPU所蕴藏的强大运算能力早已被认知。GPU的设计基于高强度、多并行运算，尤其适于屏幕显示的图形处理，并可用于各种环境下的计算。与CPU不同的是，GPU拥有更多数据处理单元的晶体管，而负责数据缓存和浮点控制的单元相应减少。这种设计使得GPU特别适于高算法强度、流量并发的单一程序的运算，或是存储交换量大的运算。
GPU强大的运算能力使它在各种数据计算应用中大显身手，比如用地震法探寻石油天然气、生物学细胞的活动以及商务金融中的运算，它的变革越来越改变着工程师和研究人员分析和解决问题的方式。
传统数据计算依赖的高端、多核CPU常采用四个线程依次循环处理数据内容，但具有并行数据处理能力的GPU能将数据内容分块化，然后交由数千个线程并行处理。这种并行处理模式对于大型的数据模块，比如列表和卷册，能大大加快数据处理的速度。
图片说明了离子在分子结构周边的排布情况。GPU用以计算分子周边的一个3D静电场。计算完成后，该场接下来又用于确认在分子模型中离子的正确排布情况。一旦确认了离子的分布状况，就可以进行分子的动态模拟，从而研究分子模型的结构与功能。
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