基于定制协处理器的基因重测序加速技术研究

摘要：

自2008年1月高通量测序技术应用以来,测序的通量和成本都在不断下降.然而基因数据的爆发式增长速度已经超过了摩尔定律,对海量数据的计算处理能力成为制约基因测序应用推广的瓶颈.以基于Hash索引的重测序算法为目标,对计算和访存行为进行分析,从而提出了一个现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)作为协处理器的架构,并在Convey公司的HC-lex平台上进行了设计与实现.其基本处理单元内部采用全流水的设计及FIFO隔离计算模块和访存模块,可以完整执行重测序算法的核心流程.通过将基本处理单元和访存端口的一对一绑定,在4块Xilinx Virtex-6 LX760上实现了64路并行处理流程,总平均读内存带宽可达22.59 GBps.与8核Intel Xeon处理器相比,可以提升28.5倍的性能.

关键词：高通量测序技术、短序列比对、Hash索引、现场可编程门阵列、异构体系结构

所属期刊栏目：51

分类号：TP302(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家“九七三”重点基础研究发展计划基金项目2012CB316502

在线出版日期：2014-11-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1980-1992