基于Hash索引的高通量基因序列比对并行加速技术研究

• 作者: 孙凝晖 张佩珩 张春明 段勃 汤文 王文迪
• 来源期刊: 计算机研究与发展
• 学科: 工学
• 关键词: Hash 索引 生物信息学 高通量测序 FPGA 并行加速器
• 年，卷（期）: 2013,（11）
• 所属期刊栏目: 软件技术
• 页码范围: 2463-2471
• 页数: 9页
• 分类号: TP302|TP334.7
• 字数: 6047字
• 语种: 中文

摘要

近年来随着高通量基因测序技术的迅速发展,测序成本和周期都得到了大幅降低.然而,新一代测序技术海量数据生成能力以及各类测序算法蕴含的高并发性却对现有计算机的运算能力提出了新挑战.以一个基于Hash索引算法实现的开源重测序程序(PerM)为例,研究了在商用多核CPU上加速该应用程序的关键技术.在一个64核SMP系统上的实验结果证明,提出的优化技术可以使Cache缺失率降低90％,性能提升4～11倍.接下来探讨了在一个包含Xilinx LX330 FPGA的加速卡上设计实现专用并行加速系统的相关问题.作为原型验证系统,在基于FPGA的PCIe加速卡上设计并实现了包含11个处理单元的脉动陈列并行计算系统.和Intel Xeon X7550 8核CPU相比,提出的并行加速器有30～65倍性能功耗比优势.