国产SW26010-Pro处理器上3级BLAS函数众核并行优化

BLAS(basic linear algebra subprograms)是最基本、最重要的底层数学库之一.在一个标准的BLAS库中,BLAS 3级函数涵盖的矩阵-矩阵运算尤为重要,在许多大规模科学与工程计算应用中被广泛调用.另外,BLAS 3级属于计算密集型函数,对充分发挥处理器的计算性能有至关重要的作用.针对国产SW26010-Pro处理器研究BLAS 3级函数的众核并行优化技术.具体而言,根据SW26010-Pro的存储层次结构,设计多级分块算法,挖掘矩阵运算的并行性.在此基础上,基于远程内存访问(remote memory access,RMA)机制设计数据共享策略,提高从核间的数据传输效率.进一步地,采用三缓冲、参数调优等方法对算法进行全面优化,隐藏直接内存访问(direct memory access,DMA)访存开销和RMA通信开销.此外,利用SW26010-Pro的两条硬件流水线和若干向量化计算/访存指令,还对BLAS 3级函数的矩阵-矩阵乘法、矩阵方程组求解、矩阵转置操作等若干运算进行手工汇编优化,提高了函数的浮点计算效率.实验结果显示,所提出的并行优化技术在SW26010-Pro处理器上为BLAS 3级函数带来了明显的性能提升,单核组BLAS 3级函数的浮点计算性能最高可达峰值性能的92%,多核组BLAS 3级函数的浮点计算性能最高可达峰值性能的88%.

广东省腹泻仔猪大肠杆菌blaCTX-M-65与mcr-1基因共传播特征

【目的】调查分析广东省某生猪养殖场腹泻仔猪的大肠杆菌耐药情况以及同时携带blaCTX-M-65与mcr-1两种耐药基因的阳性大肠杆菌的分子特征与其共同传播特征,为耐药性监测及风险防控提供科学依据。【方法】从广东省肇庆市某生猪养殖场采集腹泻仔猪直肠棉拭子样品90份,并进行大肠杆菌分离鉴定;采用PCR方法检测产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)与mcr-1基因,通过测序确定CTX-M亚型;采用琼脂二倍稀释法和微量肉汤稀释法测定分离菌对12种抗菌药物的最小抑菌浓度(MIC);使用脉冲场凝胶电泳(PFGE)及多位点序列分型(MLST)分析菌株间的遗传背景;通过接合转移方法确定质粒水平转移的能力;使用复制子分型、S1-PFGE、Southern blotting方法检测质粒类型、耐药基因的定位及定位质粒的大小;通过三代测序及序列分析确定质粒的重组过程。【结果】共分离鉴定86株大肠杆菌,检测到44株携带CTX-M型ESBLs基因,其中blaCTX-M-55基因最流行(n=16,36.4%),其次是blaCTX-M-65(n=10,22.7%)、blaCTX-M-27(n=8,18.2%)、blaCTX-M-15(n=5,11.4%),还检测出blaCTX-M-79(n=2,4.5%)、blaCTX-M-14(n=2,4.5%)和blaCTX-M-24(n=1,2.3%)。10株blaCTX-M-65基因阳性菌有8株同时携带mcr-1基因。这8株大肠杆菌均表现为多药耐药,包括氨苄西林、阿莫西林、头孢噻呋、头孢喹肟、黏菌素等多种抗生素。8株菌共分为6种ST型、7个PFGE谱型。接合转移试验发现,有6株菌的blaCTX-M-65和mcr-1基因发生了共转移,且blaCTX-M-65与mcr-1基因均位于IncHI2型(253 kb)质粒上。其中1株菌在接合转移的过程中,其所携带的一个253 kb IncHI2质粒与一个69 kb IncFⅡ质粒发生融合,形成一个大小323 kb的融合质粒。对融合质粒进行三代测序解析,结果表明,在接合转移的过程中IS26介导了两个不同大小质粒的重组。【结论】IncHI2质粒是介导blaCTX-M-65和mcr-1基因共同传播的主要媒介,IS26通过与靶位点GTTTCACT的整合导致IncHI2质粒与IncFⅡ质粒融合。质粒重组扩大了大肠杆菌的耐药谱,加速了耐药基因的传播,促使多药耐药现象更严重,对公共卫生安全构成威胁,本研究为阐明多重耐药大肠杆菌的传播机制提供了参考依据。

真核表达与原核表达的德国小蠊变应原Bla g 2蛋白结构的光谱学研究

在基因工程技术中,采用原核表达系统获得的重组蛋白是以包涵体的形式存在,在细胞内聚集成无生物活性的不溶性颗粒,而采用真核表达系统收获的蛋白已经是经过正确的体内折叠的活性蛋白。文章分别用真核与原核表达系统表达重组变应原,通过对不同来源目的蛋白的荧光光谱和CD谱的比较和分析,对真核系统与原核系统表达出的Bla g2蛋白的高级构象进行研究,阐明了Bla g2在溶液中的二级结构,并推断出其三级结构组成类型。

基于龙芯2F体系结构的BLAS库优化

在KD-50-I平台上,基于常用优化技术,根据龙芯2F体系结构的特点,在数据预取、指令调度方面,针对高性能计算机系统中能有效解决线性代数问题的子程序集合BLAS,提出了新的优化技术,充分发挥龙芯2F处理器的性能,实现了高性能的BLAS.实际测试表明,高性能BLAS在750 MHz的龙芯2F处理器(双精度浮点峰值3 Gflops)上HPL实测峰值达到1.47 GHz,比原始BLAS提高了6倍以上,比ATLAS提高了45%.

德国小蠊变应原Bla g 2蛋白变复性的荧光光谱研究

包涵体中的重组蛋白经抽提后可以在变性状态下纯化,而纯化后的复性过程是基因工程下游处理的重要环节。通过对变应原Bla g 2蛋白复性前后荧光光谱的比较和分析、变性剂(尿素和SDS)对复性后Blag 2蛋白的荧光滴定实验、以及复性后Bla g 2在不同pH下的荧光光谱分析,推断出Bla g 2蛋白分子在不同环境下构象的变化及其光谱学特征,初步建立了一种新的检测重组变应原蛋白变复性的光谱实验方法。

面向龙芯3A体系结构的BLAS库优化

双精度普通矩阵乘法DGEMM是BLAS库中最核心的函数之一,大部分三级BLAS库函数的核心计算都是通过调用DGEM M来实现的.该文针对龙芯3A具有128位访存指令的特点,通过理论分析,找到了最佳的循环展开方式;针对龙芯3A的Cache替换策略(随机替换),通过使用地址交错技术,减少了Cache的冲突失效;针对龙芯3A访存带宽有限的问题,通过使用共享数据的任务划分方式,减少了数据访存量.优化后的DGEMM单核和多核运算速度均是性能最高的开源BLAS库(Goto-BLAS)的2倍多.

高性能BLAS在类Beowulf机群系统上的实现

Beowulf计划关于“基于 COTS技术以满足特殊计算需要”的思想使得机群计算成为高性能计算的一个重要流派 .本文针对类 Beowulf机群的 Intel微处理器特点 ,讨论了 BL AS的优化技术 ,在以软件 DSM系统作为并行编程环境的类

基于申威1600的3级BLAS GEMM函数优化

BLAS是当前科学计算领域重要的底层支持数学库之一,其中的3级BLAS函数应用最为广泛.本文基于国产申威1600平台,提出了一种基础线性代数库BLAS的三级函数通用矩阵乘GEMM的高性能实现方法.在单核上,使用乘加指令、循环展开、软件流水线指令重排、SIMD向量化运算、寄存器分块技术等与平台架构相关的技术手段,实现汇编级手工优化;在多核上,提出了适用于该平台的多线程加速方案.实验结果显示,在单核串行性能测试中,与知名开源数学库Goto BLAS相比,我们实现了平均4.72倍的加速效果;在多核并行扩展测试中,4线程版的性能则平均达到了单线程版性能的3.02倍.

穴位灸法对运动时机体血清CK、BLA及运动能力的影响

通过对运动员进行穴位施灸处理 ,并以西洋参作为对照 ,观察定量运动时血清CK(肌酸激酶 )及BLA(血乳酸 )含量的变化以及台阶指数的变化 .经过 2个月的施灸处理 ,结果表明艾灸可以明显降低运动时机体血清肌酸激酶 (CK)的活性及血乳酸的含量 ,能明显提高机体的台阶指数 .本研究提示 :灸法可以减轻运动性疲劳 ,提高机体的运动能力 .

可视化LAMP法检测耐碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌耐药基因bla_(KPC-2)的初步应用

目的建立可视化环介导等温扩增(LAMP)方法检测肺炎克雷伯菌耐药基因bla_(KPC-2),并初步评估其应用价值。方法设计3对特异性的LAMP引物,建立25μL的LAMP检测体系并进行优化,通过与聚合酶链反应(PCR)进行比较,分析其特异性和敏感性。结果成功建立了检测肺炎克雷伯菌耐药基因bla_(KPC-2)的可视化LAMP方法。63℃保温40 min可实现对bla_(KPC-2)基因的快速检测。特异性与PCR一致,敏感性比PCR高约10倍。采用新建立的可视化LAMP方法检测出25株对亚胺培南、美罗培南和厄他培南其中之一耐药的肺炎克雷伯菌中有12株携带bla_(KPC-2)基因,31株对亚胺培南、美罗培南和厄他培南敏感的肺炎克雷伯菌中有5株携带bla_(KPC-2)基因,二者比较差异有统计学意义(P=0.009 9)。结论建立的可视化LAMP方法可作为检测肺炎克雷伯菌耐药基因bla_(KPC-2)的方法,但尚不能替代体外药物敏感性试验。

基于 Pentium Pro 的高性能 BLAS 的设计与实现

支持科学和工程计算的ＢＬＡＳ（基本线性代数子程序）在高性能计算中有着重要作用．本文针对ＰｅｎｔｉｕｍＰｒｏ的体系结构特点，提出了一些优化方法使得ＢＬＡＳ在ＰｅｎｔｉｕｍＰｒｏ上计算性能达到最佳．测试表明，在２００ＭＨｚ的ＰｅｎｔｉｕｍＰｒｏ上ＢＬＡＳ３的速度可达１１２Ｍｆｌｏｐｓ．

多核龙芯3A上二级BLAS库的优化

针对龙芯3A体系结构以及二级BLAS库函数的特点,在指令级、存储级和线程级抽取并行方案,总结了一些合适的优化方法,并对其进行了定量的分析。实验表明,这些优化可以将二级BLAS函数单线程的性能提升20%以上,多线程下也可以得到2.5倍左右的加速比,这对今后多核龙芯上的系统软件优化工作有着一定的帮助。

敦煌古藏文医算卷“人神”喇(bla)禁忌研究

敦煌出土的藏文文献涉及医算的写卷Pel.Tib.1044和Pel.Chin.3288中都载有'人神'喇(bla)禁忌的内容。前者只是原则性地提到人神禁忌,后者不仅讲了原则,还罗列了每月30日的人神禁忌。对这两个写本做转录、翻译和必要说明,并与敦煌汉文写卷中的人神禁忌内容做比较,对汉、藏文人神禁忌的异同、藏文人神禁忌学说的可能来源以及藏文写卷的历史年代等问题进行研究很有价值。

蟑螂主要过敏原Bla g7单克隆抗体的制备与鉴定

目的制备蟑螂主要过敏原Blag7的单克隆抗体(mAb)。方法用含编码Blag7基因的大肠杆菌菌株Origami/pGS21a,诱导表达并纯化出Bla g7蛋白,以该蛋白为抗原免疫BALB/c小鼠,运用杂交瘤技术制备抗Bla g7 mAb;通过ELISA、Western blot技术鉴定mAb的特异性。结果获得2株可稳定分泌抗Bla g7 mAb的杂交瘤细胞,分别命名为Bla g7-1和Bla g7-2;2株单克隆抗体的免疫球蛋白亚类均为IgG1;经间接ELISA法测定,杂交瘤细胞Bla g7培养上清中mAb的效价分别为1:16000和1:8000;Western blot结果表明Bla g7单抗对Bla g7蛋白具有高度特异性。结论成功地诱导表达Bla g7蛋白,并制备出抗Blag7 mAb,为进一步研究蟑螂过敏提供了有用的实验工具。

德国小蠊Bla g 2的原核表达及其多克隆抗体的制备

利用RT-PCR技术扩增德国小蠊Blag2基因,将其克隆进pET-41b载体.在大肠杆菌中经IPTG诱导表达获得GST-Blag2蛋白,SDS-PAGE分析表达产物,得到相对分子量约74kDa的融合蛋白.通过亲和层析法纯化表达的GST-Blag2蛋白,并以此表达产物制成油乳剂疫苗免疫新西兰白兔,制备多克隆抗体.间接ELISA法测得抗体效价达到1∶300000.Western印迹表明抗体有较高的特异性,可分别与GST-Blag2融合蛋白和德国小蠊变应原浸提液反应.Blag2在大肠杆菌中的成功表达及其多克隆抗体的制备,为德国小蠊过敏患者的诊断和治疗提供了帮助.

德国小蠊主要变应原Bla g 2在毕赤酵母菌中的表达

目的在毕赤酵母菌(Pichia pastoris)中表达德国小蠊主要变应原Blag2,以获得其可溶性蛋白。方法根据已知的Bla g 2基因序列设计带有酶切位点的引物。PCR扩增德国小蠊变应原Blag2基因,经酶切后将该基因连接到毕赤酵母真核表达载体pGAPZaA,获重组质粒pGAPZaA-Blag2,该重组质粒线性化后,经电转化法转化毕赤酵母GS115,用PCR筛选出重组子并在YPD培养基中表达。用Ni2+亲和层析法纯化重组蛋白Bla g2,用蛋白质印迹(Western blotting)分析其免疫学活性。结果重组质粒pGAPZaA-Blag2转化毕赤酵母GS115后进行表达,十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS- PAGE)分析显示,重组蛋白Blag2表达产物以可溶性分子形式存在,相对分子质量(Mr)为45 000。培养3 d的表达量占上清总蛋白的50％。表达产物重组蛋白Blag2经Ni2+亲和层析纯化后,Western blotting分析,在约Mr 45 000处有1条明最的特异性条带,该蛋白具有免疫学活性。结论获得了真核表达的德国小蠊主要变应原重组蛋白Blag2,该蛋白以可溶性蛋白的形式分泌到培养液中,避免了原核表达的变复性过程。

携带bla_(NDM-1)基因革兰阴性杆菌的分子流行病学研究

目的了解临床分离碳青霉烯类不敏感革兰阴性杆菌中bla_(NDM-1)基因的分布,探讨NDM-1阳性菌株的分子流行病学特征。方法收集长沙地区2011年1月—2012年8月临床分离非重复碳青霉烯类不敏感革兰阴性杆菌,聚合酶链反应(PCR)技术筛查bla_(NDM-1)基因,扩增产物测序和BLAST软件分析。对bla_(NDM-1)基因阳性菌株,采用E试验法检测其药物敏感性、PCR法检测β内酰胺酶基因(包括bla_(DHA)、bla_(VIM)、bla_(IMP)、bla_(GIM)、bla_(CTX-M)、bla_(KPC)、bla_(TEM)和bla_(SHV)等)和16S r RNA甲基化酶基因、脉冲场凝胶电泳(PFGE)及多位点序列分型(MLST)技术进行分子生物学分型。结果共收集到687株碳青霉烯类不敏感的革兰阴性杆菌,其中3株被证实为bla_(NDM-1)基因阳性菌株,包括2株肺炎克雷伯菌(菌株编号CS11495和CS610)和1株阴沟肠杆菌(菌株编号CS30754)。该3株菌均来源于湘雅医院。在测试的12种抗菌药物中,除对阿米卡星和多黏菌素B敏感外,对其余抗菌药物几乎全耐药。菌株CS11495同时检出bla_(SHV-12)、bla_(TEM-1)、bla_(CTX-M-15)和bla_(IMP-4),菌株CS610携带bla_(DHA)、bla_(SHV-12)和bla_(TEM-1),菌株CS30754中bla_(SHV-12)和bla_(TEM-1)基因阳性。其余基因均为阴性。2株肺炎克雷伯菌PFGE分型可分为A、B两型。MLST显示,菌株CS11495、CS610和CS30754分别属于ST629、ST490及ST214,其中ST490为国内首次报道。结论 bla_(NDM-1)阳性菌株具有广泛的耐药谱,与其同时携带多种耐药基因有关。尽管本地区不存在克隆传播,但分布于同一医院的不同科室,应预防其播散。

融合干扰素-BLA(IFN-BLA)的构建、表达、纯化及抗病毒活性测定(英文)

干扰素BLA(IFN BLA)由干扰素beta1b(IFN beta1b)和干扰素alpha2b(IFN alpha2b)通过连接肽GGGS融合而成。优化了其在大肠杆菌BL21CodonPlus(DE3)RIL中的实验室表达条件,表达的目的蛋白占菌体总蛋白的35%以上并且主要以包涵体的形式存在。对包涵体的复性条件进行了摸索,建立了IFN BLA的复性及纯化方法,纯化后的蛋白产量约为45mg/L,纯度在90%以上。抗病毒活性分析表明这一新的融合蛋白可能具有协同或加成活性。

应用 OBLA 和 IAT 预测最大血乳酸稳态的比较研究

为探讨以ＯＢＬＡ和ＩＡＴ估计最大血乳酸稳态的可行性，让１０名受试者在完成ＯＢＬＡ和ＩＡＴ测试后，分别以这两种强度进行３０ｍｉｎ耐力试验。研究结果表明，ＯＢＬＡ的运动负荷强度明显高于ＩＡＴ；此外，以ＯＢＬＡ强度运动时血乳酸浓度持续增加，平均运动时间为２４ｍｉｎ，而以ＩＡＴ强度运动时可以形成血乳酸稳态，平均运动时间２９ｍｉｎ。以上实验结果揭示ＩＡＴ可以对最大血乳酸稳态作出准确的估计。

面向SW26010-Pro的1、2级BLAS函数众核并行优化技术

BLAS (basic linear algebra subprograms)是高性能扩展数学库的一个重要模块,广泛应用于科学与工程计算领域. BLAS 1级提供向量-向量运算, BLAS 2级提供矩阵-向量运算.针对国产SW26010-Pro众核处理器设计并实现了高性能BLAS 1、2级函数.基于RMA通信机制设计了从核归约策略,提升了BLAS 1、2级若干函数的归约效率.针对TRSV、TPSV等存在数据依赖关系的函数,提出了一套高效并行算法,该算法通过点对点同步维持数据依赖关系,设计了适用于三角矩阵的高效任务映射机制,有效减少了从核点对点同步的次数,提高了函数的执行效率.通过自适应优化、向量压缩、数据复用等技术,进一步提升了BLAS 1、2级函数的访存带宽利用率.实验结果显示, BLAS 1级函数的访存带宽利用率最高可达95%,平均可达90%以上, BLAS 2级函数的访存带宽利用率最高可达98%,平均可达80%以上.与广泛使用的开源数学库GotoBLAS相比, BLAS 1、2级函数分别取得了平均18.78倍和25.96倍的加速效果. LU分解、QR分解以及对称特征值问题通过调用所提出的高性能BLAS 1、2级函数取得了平均10.99倍的加速效果.