4.性能分析

4.1分析方法

从计算特性上分析，生物计算的类型主要包括两类：

（一）高通量计算（定点计算）
基因序列比对、药物筛选等
计算任务相对独立，进程间无通信或通信量很小，要求充分利用系统的计算资源，使总吞吐量最高
需要较大的内存，较高的数据I/O吞吐量；较强的并发处理能力

（二）高性能计算 （浮点计算）
蛋白质三维结构预测、蛋白质-蛋白质相互作用、基因进化分析、分子动力学计算
利用大量资源共同解决一个任务，使求解时间最短
进程间通信密集，网络性能要求高

为了掌握PHPC100计算平台针对生物计算应用的性能表现，对两个典型应用软件做了性能测试，并和其他计算平台的性能测试结果做了对比。MPIBlast是高通量计算的典型代表，Gromacs是高性能计算的典型代表。

4.2MPIBLAST性能分析

（一）软件介绍
BLAST是现在应用最广泛的序列比对软件，用于基因序列的两两比对，由NCBI研制。MPIBLAST是NCBI BLAST的并行化实现，基于标准MPI并行环境，可以免费下载使用。

MPIBLAST软件的计算特点：
· 定点运算为主；
· 内存需求量大；
· MPI通信比较少，主要是网络文件系统的读写对网络性能有一定要求；
· I/O量比较大；

（二）测试平台
测试在3个平台上进行：
曙光PHPC100，5个计算模块，使用Barcelona 2350处理器，主频2.0GHz
曙光A950r-F胖计算节点，8个AMD Opteron8212双核处理器，主频2.0GHz
IBM P575小型机，8个Power5双核处理器，主频1.9GHz

（三）测试结果
使用MPIBLAST 1.4.0版本；数据库使用month.aa，库所占空间为106MB；查找序列的输入文件为F.joh_aa.fasta，查找1500个序列；
测试结果如下：

（四）结果分析
在曙光PHPC100上，MPIBLAST有着优异的性能表现； 单进程的搜索速度较快；多进程并行搜索时，达到了近乎线性的加速比；
2个节点的PHPC100的性能就高于1台A950r-F；一台曙光PHPC100（39进程）高于IBM P575（8路双核），而价格则大概为其1/5； 

4.3GROMACS性能分析

（一）软件介绍
GROMACS是用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用分子动力学、随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分子，进行分子能量的最小化，分析构象等。GROMACS最初是设计为生物大分子如蛋白质、核酸、脂类等物质的计算、分析服务的。由于其在非成键作用力的互相作用方面具有极强的计算能力，很多研究机构也用其来计算、研究非生物的大分子系统，如聚合体等。

GROMACS是开源软件，最初由荷兰的Groningen大学的Department of Biophysical Chemistry开发。可以免费使用，有基于MPI的并行版本。

并行GROMACS软件的计算特点：
· 计算密集型的程序，浮点运算量很大；
· GROMACS程序对内存的要求很小；
· MPI通信频繁，对互联网络性能要求高；
· I/O量一般，在REMD模式下稍大

（二）测试平台
测试在3个平台上进行：
曙光PHPC100，5个计算模块，使用Barcelona 2350处理器，主频2.0GHz
SUN4600胖计算节点，8个AMD Opteron8214双核处理器，主频2.2GHz
IBM P575小型机，8个Power5双核处理器，主频1.9GHz

（三）测试结果
GROMACS使用源代码编译，版本为GROMACS-3.3.1；fftw为使用源代码编译，版本为fftw-3.0.1；测试中采用默认优化参数。使用gcc编译器，测试算例为gmxbench中的d.dppc，原子数目为121856，模式10ps；
数据为程序运行最后输出的real time，单位为s；

结果分析

· 曙光PSC平台发挥了出色的浮点计算性能；
· 1套曙光PSC的性能为1台SUN 4600（8路双核）的3倍；
· 1套曙光PSC的性能优于1台IBM P575；

案例分析

曙光服务器用户体验中心成为PHPC100计算机在生物领域的第一个用户。
曙光服务器体验中心是综合性的用户体验平台，许多生物计算的用户在体验中心做应用软件的性能测试。PHPC100部署到体验中心后，作为生物计算平台达到了很好的效果。系统部署简单，放置在值班区的办公环境使用，经过多项测试的验证，PHPC100计算机性能出色。