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基于FPGA的存储优化的细粒度并行Zuker算法加速器研究
被引量：
4
1
作者
夏飞
窦勇
+1 位作者
徐佳庆
张阳
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2011年第4期709-719,共11页
RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一.基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行Zuker算法,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现了处理单元间的负载平...
RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一.基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行Zuker算法,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现了处理单元间的负载平衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现了处理单元间的数据重用;采用曲线拟合、离散点赋值和地址空间压缩编码等策略减少了约85%的自由能参数存储需求.在单片FPGA上集成了由20个PE构成的主从多PE线性阵列,实验结果表明与运行在AMD四核9650处理器上的ViennaRNA-1.6.5程序相比,可获得超过18倍的加速效果,并且FPGA加速器功耗仅为通用微处理器平均功耗的1/5.
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关键词
生物信息学
RNA二级结构预测
最小自由能模型
细粒度并行算法
FPGA
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职称材料
基于SSE2的Smith-Waterman算法
被引量：
2
2
作者
戴正华
张庆丹
+2 位作者
徐琳
谭光明
冯圣中
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2006年第11期85-87,共3页
Smith-Waterman动态规划算法是生物信息学使用最广泛的序列匹配算法,由于存在严重的数据依赖关系,该算法的细粒度数据并行性开发受到了很大限制。文章从简化数据依赖关系出发,采用前驱计算思想,提出了基于X86处理器多媒体指令集SSE2的Sm...
Smith-Waterman动态规划算法是生物信息学使用最广泛的序列匹配算法,由于存在严重的数据依赖关系,该算法的细粒度数据并行性开发受到了很大限制。文章从简化数据依赖关系出发,采用前驱计算思想,提出了基于X86处理器多媒体指令集SSE2的Smith-Waterman细粒度并行算法SWSSE2,在相似性显著的情况下比普通的SW算法性能提高5倍,且与测试集无关。一般相似性不显著的情形下,同目前最好的动态规划细粒度并行算法SWMMX相比可以获得1.5倍的加速比。
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关键词
Smith-Waterman
算法
细粒度并行算法
SIMD
SSE2
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职称材料
基于FPGA的非编码RNA基因检测算法加速器研究
3
作者
夏飞
窦勇
雷国庆
《计算机工程与科学》
CSCD
北大核心
2011年第12期153-158,共6页
ncRNA(非编码RNA)是一类重要的遗传物质,它通过多种机制调控着基因的表达。由于缺少编码RNA基因所具有的典型特征,ncRNA基因的检测成为生物信息学RNA研究领域的热点问题。QRNA是目前该领域最典型使用最广泛的程序之一,但受限于O(L3)计...
ncRNA(非编码RNA)是一类重要的遗传物质,它通过多种机制调控着基因的表达。由于缺少编码RNA基因所具有的典型特征,ncRNA基因的检测成为生物信息学RNA研究领域的热点问题。QRNA是目前该领域最典型使用最广泛的程序之一,但受限于O(L3)计算复杂度,传统的软件预测方法并不能满足日常研究的需要。本文基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行ncRNA检测算法,利用CPU加FPGA的方案对QRNA程序实现细粒度并行,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现处理单元间的负载平衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现处理单元间的数据重用,减少片外访存开销。在单片FPGA上集成了由8个处理单元构成的计算阵列。实验结果表明,与运行在AMD四核9650处理器上的QRNA-2.0.3c程序相比,可获得超过18倍的加速效果,并且FPGA加速器功耗仅为通用微处理器平均功耗的20%。
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关键词
生物信息学
非编码RNA
细粒度并行算法
硬件加速器
现场可编程门阵列
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职称材料
题名
基于FPGA的存储优化的细粒度并行Zuker算法加速器研究
被引量：
4
1
作者
夏飞
窦勇
徐佳庆
张阳
机构
国防科学技术大学计算机学院
军械工程学院计算机工程系
出处
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2011年第4期709-719,共11页
基金
国家"八六三"高技术研究发展计划基金项目(2007AA01Z106)
文摘
RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一.基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行Zuker算法,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现了处理单元间的负载平衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现了处理单元间的数据重用;采用曲线拟合、离散点赋值和地址空间压缩编码等策略减少了约85%的自由能参数存储需求.在单片FPGA上集成了由20个PE构成的主从多PE线性阵列,实验结果表明与运行在AMD四核9650处理器上的ViennaRNA-1.6.5程序相比,可获得超过18倍的加速效果,并且FPGA加速器功耗仅为通用微处理器平均功耗的1/5.
关键词
生物信息学
RNA二级结构预测
最小自由能模型
细粒度并行算法
FPGA
Keywords
bioinformatics
RNA secondary structure prediction
minimal free energy model
fine-grained parallel algorithm
FPGA
分类号
TP302 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
基于SSE2的Smith-Waterman算法
被引量：
2
2
作者
戴正华
张庆丹
徐琳
谭光明
冯圣中
机构
中国科学院计算技术研究所
中国科学院研究生院
出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2006年第11期85-87,共3页
基金
国家自然科学基金资助项目(编号:60372040)
文摘
Smith-Waterman动态规划算法是生物信息学使用最广泛的序列匹配算法,由于存在严重的数据依赖关系,该算法的细粒度数据并行性开发受到了很大限制。文章从简化数据依赖关系出发,采用前驱计算思想,提出了基于X86处理器多媒体指令集SSE2的Smith-Waterman细粒度并行算法SWSSE2,在相似性显著的情况下比普通的SW算法性能提高5倍,且与测试集无关。一般相似性不显著的情形下,同目前最好的动态规划细粒度并行算法SWMMX相比可以获得1.5倍的加速比。
关键词
Smith-Waterman
算法
细粒度并行算法
SIMD
SSE2
Keywords
Smith-Waterman algorithm,fine granularity parallel algorithm,SIMD,SSE2
分类号
TP301 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
基于FPGA的非编码RNA基因检测算法加速器研究
3
作者
夏飞
窦勇
雷国庆
机构
国防科学技术大学计算机学院
出处
《计算机工程与科学》
CSCD
北大核心
2011年第12期153-158,共6页
基金
国家863计划资助项目(2007AA01Z106)
文摘
ncRNA(非编码RNA)是一类重要的遗传物质,它通过多种机制调控着基因的表达。由于缺少编码RNA基因所具有的典型特征,ncRNA基因的检测成为生物信息学RNA研究领域的热点问题。QRNA是目前该领域最典型使用最广泛的程序之一,但受限于O(L3)计算复杂度,传统的软件预测方法并不能满足日常研究的需要。本文基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行ncRNA检测算法,利用CPU加FPGA的方案对QRNA程序实现细粒度并行,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现处理单元间的负载平衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现处理单元间的数据重用,减少片外访存开销。在单片FPGA上集成了由8个处理单元构成的计算阵列。实验结果表明,与运行在AMD四核9650处理器上的QRNA-2.0.3c程序相比,可获得超过18倍的加速效果,并且FPGA加速器功耗仅为通用微处理器平均功耗的20%。
关键词
生物信息学
非编码RNA
细粒度并行算法
硬件加速器
现场可编程门阵列
Keywords
bioinformatics
non-coding RNA
fine-grained parallelism
hardware accelerator
FPGA
分类号
TP302 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于FPGA的存储优化的细粒度并行Zuker算法加速器研究
夏飞
窦勇
徐佳庆
张阳
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2011
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于SSE2的Smith-Waterman算法
戴正华
张庆丹
徐琳
谭光明
冯圣中
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2006
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于FPGA的非编码RNA基因检测算法加速器研究
夏飞
窦勇
雷国庆
《计算机工程与科学》
CSCD
北大核心
2011
0
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