共价键势的分配方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种共价键势的分配方法及系统，基于原子编号统计所有原子对应的共价键势任务，得到总共价键势任务包，每个原子对应一个原子编号；基于N个计算单元和预设分配方式平均划分共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包；根据原子编号确定每一原子所处的待计算共价键势任务包的个数是否小于等于S。在本方案中，同时考虑所有执行共价键势任务包的计算单元的总数和用于计算同一个原子的共价键势任务包的计算单元的个数，通过预设的分配方式，使两者均达到最优的计算效率，以实现提升生物大分子内共价键势的计算效率的目的。生物大分子内共价键势的计算效率的目的。生物大分子内共价键势的计算效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
共价键势的分配方法及系统


[0001]本专利技术涉及计算生物领域，尤其涉及一种共价键势的分配方法及系统。

技术介绍

[0002]在生物大分子计算中，需要计算生物大分子内原子的大量的广义共价键势。该共价键势主要包括键势、角势、二面角势和偏离平面角势。
[0003]现有采用并行的方式计算原子的共价键势，在并行处理共价键势任务的过程中，强行将每种共价键势任务分别平均分配至多个计算单元中同时进行计算而不考虑其中原子间的相关性。在并行计算过程中，需要计算单元就计算前的原子信息，以及计算后的结果信息进行相互通信。但是，现有技术并没有考虑计算单元之间的通信数据量的问题，且计算单元之间所采用的连接也是一维直联，通讯效率低，进而影响生物大分子内共价键势的计算效率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种共价键势的分配方法及系统，以实现提升生物大分子内共价键势的计算效率的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]本专利技术实施例第一方面公开了一种共价键势的分配方法，所述方法包括：
[0007]基于原子编号统计构成待处理生物大分子的所有原子对应的共价键势任务，得到共价键势任务包，每个原子对应一个原子编号，其中，对所述待处理生物大分子预先进行3D模拟和等分，得到对应的等分为多个子空间的3D模拟空间，每一子空间对应一计算单元；
[0008]基于N个计算单元和预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，N的取值大于S，S为大于等于2的正整数；
[0009]根据所述原子编号确定每一原子所处的待计算共价键势任务包的个数，若任一原子所处待计算共价键势任务包的个数大于S，将待使用的计算单元的个数N递减1重新基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，直至所有原子所处待计算共价键势任务包的个数小于等于S。
[0010]可选的，所述共价键势任务包至少包括键势任务包、角势任务包、二面角势任务包和偏离平面角势任务包。
[0011]可选的，所述基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，包括：
[0012]将所述二面角势任务包和偏离平面角势任务包依据原子相关性进行混合，得到第一共价键势任务包；
[0013]基于当前用于计算共价键势的计算单元个数M，平均划分所述第一共价键势任务包，将得到的M个第二共价键势任务包平均分配至M个计算单元，M的取值范围为大于S小于等于N的正整数；
[0014]将所述角势任务包平均划分为M个角势子任务包，平均分配至M个计算单元；
[0015]基于构成键和角的原子的相关性，将键势平均分配至对应的角势所在的计算单元，将处于同一计算单元的任务包作为待计算共价键势任务包。
[0016]可选的，所述基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，包括：
[0017]将所述二面角势任务包和偏离平面角势任务包依据原子相关性进行混合，得到第一共价键势任务包；
[0018]基于当前用于计算共价键势的计算单元个数M，平均划分所述第一共价键势任务包和所述角势任务包，得到M个第二共价键势任务包和M个角势子任务包，M的取值范围为大于S小于等于N的正整数；
[0019]基于构成键和角的原子的相关性，将键势任务包中的键势任务添加至对应的角势子任务包，得到M个第三共价键势任务包；
[0020]将所述M个第二共价键势任务包和所述M个第三共价键势任务包作为待计算共价键势任务包平均分配至M个计算单元。
[0021]可选的，还包括：
[0022]确定每一所述待计算共价键势任务包中所包含的原子的质心所在的子空间；
[0023]基于所述子空间确定执行所述待计算共价键势任务包的计算单元；
[0024]判断所述计算单元中待计算共价键势任务包的个数是否超过1个；
[0025]若超过，保留一个所述待计算共价键势任务包，将其余待计算共价键势任务包分配至所述计算单元相邻的空闲计算单元，使每一所述计算单元执行一个待计算共价键势任务包。
[0026]可选的，所述将其余待计算共价键势任务包分配至所述计算单元相邻的空闲计算单元，包括：
[0027]基于3D模拟空间的结构，确定与所述计算单元路径最短的空闲计算单元，将其余待计算共价键势任务包分配至所述计算单元相邻的空闲计算单元；
[0028]或者，基于3D模拟空间的结构，查询所述计算单元相邻的第一计算单元是否空闲；
[0029]若所述第一计算单元空闲，向所述第一计算单元分配待计算共价键势任务包；
[0030]判断所述其余待计算共价键势任务包是否分配完毕，若未分配完毕，继续查询所述第一计算单元相邻的第二计算单元是否空闲，直至所有待计算共价键势任务包分配完毕；
[0031]若所述第一计算单元不空闲，继续查询所述第一计算单元相邻的第二计算单元是否空闲，直至所有其余待计算共价键势任务包分配完毕。
[0032]本专利技术实施例第二方面公开了一种共价键势的分配系统，所述系统包括：
[0033]统计模块，用于基于原子编号统计构成待处理生物大分子的所有原子对应的共价键势任务，得到共价键势任务包，每个原子对应一个原子编号，其中，对所述待处理生物大分子预先进行3D模拟和等分，得到对应的等分为多个子空间的3D模拟空间，每一子空间对应一计算单元；
[0034]分配模块，用于基于N个计算单元和预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，N的取值大于S，S为大于等于2的正整数；根据所述原子编号确
定每一原子所处的待计算共价键势任务包的个数，若任一原子所处待计算共价键势任务包的个数大于S，将待使用的计算单元的个数N递减1重新基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，直至所有原子所处待计算共价键势任务包的个数小于等于S。
[0035]可选的，所述共价键势任务包至少包括键势任务包、角势任务包、二面角势任务包和偏离平面角势任务包，所述基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包的分配模块，包括：
[0036]混合单元，用于将所述二面角势任务包和偏离平面角势任务包依据原子相关性进行混合，得到第一共价键势任务包；
[0037]第一平均单元，用于基于当前用于计算共价键势的计算单元个数M，平均划分所述第一共价键势任务包，将得到的M个第二共价键势任务包平均分配至M个计算单元，M的取值范围为大于S小于等于N的正整数；
[0038]第二平均单元，用于将所述角势任务包平均划分为M个角势子任务包，平均分配至M个计算单元；
[0039]第一分配单元，用于基于构成键和角的原子的相关性，将键势平均分配至对应的角势所在的计算单元，将处于同一计算单元的任务包作为待计算共价键势任务包；
[0040]或者，所述基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共价键势的分配方法，其特征在于，所述方法包括：基于原子编号统计构成待处理生物大分子的所有原子对应的共价键势任务，得到共价键势任务包，每个原子对应一个原子编号，其中，对所述待处理生物大分子预先进行3D模拟和等分，得到对应的等分为多个子空间的3D模拟空间，每一子空间对应一计算单元；基于N个计算单元和预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，N的取值大于S，S为大于等于2的正整数；根据所述原子编号确定每一原子所处的待计算共价键势任务包的个数，若任一原子所处待计算共价键势任务包的个数大于S，将待使用的计算单元的个数N递减1重新基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，直至所有原子所处待计算共价键势任务包的个数小于等于S。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共价键势任务包至少包括键势任务包、角势任务包、二面角势任务包和偏离平面角势任务包。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，包括：将所述二面角势任务包和偏离平面角势任务包依据原子相关性进行混合，得到第一共价键势任务包；基于当前用于计算共价键势的计算单元个数M，平均划分所述第一共价键势任务包，将得到的M个第二共价键势任务包平均分配至M个计算单元，M的取值范围为大于S小于等于N的正整数；将所述角势任务包平均划分为M个角势子任务包，平均分配至M个计算单元；基于构成键和角的原子的相关性，将键势平均分配至对应的角势所在的计算单元，将处于同一计算单元的任务包作为待计算共价键势任务包。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于预设分配方式平均划分所述共价键势任务包，得到待计算共价键势任务包，包括：将所述二面角势任务包和偏离平面角势任务包依据原子相关性进行混合，得到第一共价键势任务包；基于当前用于计算共价键势的计算单元个数M，平均划分所述第一共价键势任务包和所述角势任务包，得到M个第二共价键势任务包和M个角势子任务包，M的取值范围为大于S小于等于N的正整数；基于构成键和角的原子的相关性，将键势任务包中的键势任务添加至对应的角势子任务包，得到M个第三共价键势任务包；将所述M个第二共价键势任务包和所述M个第三共价键势任务包作为待计算共价键势任务包平均分配至M个计算单元。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：确定每一所述待计算共价键势任务包中所包含的原子的质心所在的子空间；基于所述子空间确定执行所述待计算共价键势任务包的计算单元；判断所述计算单元中待计算共价键势任务包的个数是否超过1个；若超过，保留一个所述待计算共价键势任务包，将其余待计算共价键势任务包分配至所述计算单元相邻的空闲计算单元，使每一所述计算单元执行一个待计算共价键势任务
包。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将其余待计算共价键势任务包分配至所述计算单元相邻的空闲计算单元，包括：基于3D模拟空间的结构，确定与所述计算单元路径最短的空闲计算单元，将其余待计算共价键势任务包分配至所述计算单元相邻的空闲计算单元；或者，基于3D模拟空间的结构，查询所述计算单元相邻的第一计算单元是否空闲；若所述第一计算单元空闲，向所述第一计算单元分配待计算共价键势任务包；判断所述其余待计算共价键势任务包是否分配完毕，若未分配完毕，继续查询所述第一计算单元相邻的第二计算单元是否空闲，直至所有待计算共价键势任务包分配完毕；若所述第一计算单元不空闲，继续查询所述第一计算单元相邻的第二计算单元是否空闲，直至所有其余待计算共价键势任务包分配完毕。7.一种共价键势的分配系统，其特征在于，所述系统包括：统计模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振江，郭璟，李桓，张秉耀，郭晨，刘子君，柳宇驰，
申请(专利权)人：北京思朗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：