A GPU acceleration of 3-D Fourier reconstruction in cryo-EM
| Název česky | GPU akcelerace 3D Fourierovy rekonstrukce v cryo-EM |
|---|---|
| Autoři | |
| Rok publikování | 2019 |
| Druh | Článek v odborném periodiku |
| Časopis / Zdroj | The International Journal of High Performance Computing Applications |
| Fakulta / Pracoviště MU | |
| Citace | |
| www | https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1094342019832958 |
| Doi | http://dx.doi.org/10.1177/1094342019832958 |
| Klíčová slova | Cryo-EM; GPU; CUDA; 3-D Fourier reconstruction; auto-tuning |
| Popis | Cryo-elektronová mikroskopie je oblíbená metoda pro determinaci struktury makromolekul. Rekonstrukce 3D objektu z hrubých dat zázkaných z mikroskopu je vysoce výpočetně náročná. Proto má akcelerace rekonstrukce vysokou praktickou hodnotu. V tomto článku představujeme nový pro GPU architekturu vhodný algoritmus sloužící k přímé Fourierově rekonstrukci, což je jedna z výpočetně nejnáročnějších částí rekonstrukce 3D objektu v některých experimentech (především v takových, kde je použit velký počet obrázků s vysokou vnitřní symetrií). Ve srovnání se současným stavem poznání využívá náš algoritmus gather přístup do paměti, což zlepšuje cache lokalitu a odstraňuje race conditions v paralelním zápisu do 3D objemu. Představujeme také detailně vyladěnou CUDA implementaci algoritmu, která využívá autotuning pro vyhledání kombinace parametrů maximalizujích výkon na dané GPU architektuře. Naše CUDA implementace je integrována v široce používaném nástroji Xmipp verze 3.19 a dosahuje 11.4x zrychlení ve srovnání s původní paralelní CPU implementací při použití GPU s obdobnou spotřebou. Navíc jsme dosáhli 31.7x zrychlení při použití čtyř GPU a 2.14x až 5.96x zrychlení oproti optimalizované GPU implementaci založené na scatter přístupu do paměti. |
| Související projekty: |