高性能计算助力揭开生命奥秘

  英特尔MIC和序列比对软件BWA

  提升高性能计算能力,CPU+GPU方案被广为看好。在天河二号中,也利用了英特尔集成众核(MIC)架构,Xeon Phi MIC处理器让天河二号如虎添翼。

  “我们也考虑采用MIC方案。” 王丙强说。

  据介绍,序列比对软件BWA是基因研究常用的软件,仅仅获取基因还不够,还需要进行序列比对,才知道跟别人有什么不一样,从中发现问题。但是序列比对代码分支很多,而且有很多随机的访问。这并不利于Xeon Phi MIC处理器性能的发挥。

序列比对软件BWA

序列比对软件BWA

  “一开始我们是有一些顾虑的,BWA应用对内存访问随机,代码分支多,这样的应用在一般多线程下执行都有一些问题,Xeon Phi MIC有200多个线程,这不得不让人担心。但做下来的效果大大超过了我们预料,性能还是相当不错的。” 王丙强说。

  据了解,针对BWA,华大基因抽调了应用领域软件的专家和英特尔高性能计算方面的专家共同参加项目,采用了很多高性能计算优化算法,如多线程负载平衡、线程调度、内存分配等,取得非常好的效果。据介绍,整体性能提高了一倍还多,表现相当不错。

  王丙强表示,对整个项目有两点印象深刻:一是原来很多同事并不看好BWA在MIC上的表现,但实际效果很好,让人印象深刻。第二,所需要的代码修改量不大,因为本质在传统x86志强处理器运行的程序,在MIC很容易移植,可以比较平滑过渡,这也是GPU方案能够推广的重要原因。

  “很多时候并不需要修改源程序,一般科学计算,矩阵计算比较多,只不过是把原来在X86上运行的动态链接库,转由MIC来执行,整个软件不需要重新编译。” 王丙强说。

  结语

  我没有能力判断基因研究是不是正在探索上帝造人的奥秘,但从科研的需求看,人类对于超级计算能力的需求是没有止境的,就像先有路还是先有车,一定是先有路。硬件领先软件是必须的,但就像英特尔MIC一样,兼容性是必需要考虑的问题,是推广应用的关键。

  对于基因而言,当我们用超级计算机把所有的难题都解开的时候,那个时候,也许我们才能够真正了解生命的奥秘!