计算机科学与技术专业毕业论文计算机科学与技术专业毕业论文 精品论文精品论文 面向生物序列分析面向生物序列分析的算法加速器关键技术研究的算法加速器关键技术研究关键词：生物序列分析关键词：生物序列分析 序列拼接序列拼接 算法加速器算法加速器 数据结构数据结构 硬件设计硬件设计摘要：生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应 用价值。随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能 力提出了更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构 加速系统是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究 提供有力的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面， 本文中对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith- Waterman 算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多 序列比对进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、 多种子并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达 到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接 算法加速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心 函数进行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进行比对的片段数量，采用 脉动式阵列结构快速定位片段中的匹配词，采用双路并行方式对匹配区域进行 比对。与软件相比，加速器可以达 3.5 倍的加速比。 本文对序列分析加速器 中的数据结构硬件设计以及存储优化技术进行了研究，分别对栈、队列、链表、 树、图等典型数据结构进行了分析，提出了适合其应用特点的硬件设计方法， 并进行了存储优化设计。 本文还对加速器原型系统构建技术进行了研究，提 出了动态可重构原型系统的组成结构，对高速 I/O 通道 PCIExpress 的控制技术 和高速大容量外部存储器 DDR2SDRAM 的控制技术进行了研究，并在原型系统中 进行了实现。正文内容正文内容生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应用 价值。随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能力 提出了更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构加 速系统是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究提 供有力的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面， 本文中对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith- Waterman 算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多 序列比对进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、 多种子并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达 到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接 算法加速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心 函数进行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进行比对的片段数量，采用 脉动式阵列结构快速定位片段中的匹配词，采用双路并行方式对匹配区域进行 比对。与软件相比，加速器可以达 3.5 倍的加速比。 本文对序列分析加速器 中的数据结构硬件设计以及存储优化技术进行了研究，分别对栈、队列、链表、 树、图等典型数据结构进行了分析，提出了适合其应用特点的硬件设计方法， 并进行了存储优化设计。 本文还对加速器原型系统构建技术进行了研究，提 出了动态可重构原型系统的组成结构，对高速 I/O 通道 PCIExpress 的控制技术 和高速大容量外部存储器 DDR2SDRAM 的控制技术进行了研究，并在原型系统中 进行了实现。 生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应用价值。 随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能力提出了 更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构加速系统 是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究提供有力 的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面，本文中 对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith-Waterman 算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多序列比对 进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、多种子 并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接算法加 速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心函数进 行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进行比对的片段数量，采用脉动式 阵列结构快速定位片段中的匹配词，采用双路并行方式对匹配区域进行比对。 与软件相比，加速器可以达 3.5 倍的加速比。 本文对序列分析加速器中的数 据结构硬件设计以及存储优化技术进行了研究，分别对栈、队列、链表、树、 图等典型数据结构进行了分析，提出了适合其应用特点的硬件设计方法，并进 行了存储优化设计。 本文还对加速器原型系统构建技术进行了研究，提出了 动态可重构原型系统的组成结构，对高速 I/O 通道 PCIExpress 的控制技术和高 速大容量外部存储器 DDR2SDRAM 的控制技术进行了研究，并在原型系统中进行 了实现。 生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应用价值。 随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能力提出了更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构加速系统 是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究提供有力 的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面，本文中 对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith-Waterman 算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多序列比对 进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、多种子 并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接算法加 速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心函数进 行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进行比对的片段数量，采用脉动式 阵列结构快速定位片段中的匹配词，采用双路并行方式对匹配区域进行比对。 与软件相比，加速器可以达 3.5 倍的加速比。 本文对序列分析加速器中的数 据结构硬件设计以及存储优化技术进行了研究，分别对栈、队列、链表、树、 图等典型数据结构进行了分析，提出了适合其应用特点的硬件设计方法，并进 行了存储优化设计。 本文还对加速器原型系统构建技术进行了研究，提出了 动态可重构原型系统的组成结构，对高速 I/O 通道 PCIExpress 的控制技术和高 速大容量外部存储器 DDR2SDRAM 的控制技术进行了研究，并在原型系统中进行 了实现。 生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应用价值。 随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能力提出了 更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构加速系统 是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究提供有力 的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面，本文中 对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith-Waterman 算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多序列比对 进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、多种子 并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接算法加 速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心函数进 行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进行比对的片段数量，采用脉动式 阵列结构快速定位片段中的匹配词，采用双路并行方式对匹配区域进行比对。 与软件相比，加速器可以达 3.5 倍的加速比。 本文对序列分析加速器中的数 据结构硬件设计以及存储优化技术进行了研究，分别对栈、队列、链表、树、 图等典型数据结构进行了分析，提出了适合其应用特点的硬件设计方法，并进 行了存储优化设计。 本文还对加速器原型系统构建技术进行了研究，提出了 动态可重构原型系统的组成结构，对高速 I/O 通道 PCIExpress 的控制技术和高 速大容量外部存储器 DDR2SDRAM 的控制技术进行了研究，并在原型系统中进行 了实现。 生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应用价值。 随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能力提出了 更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构加速系统 是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究提供有力 的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面，本文中 对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith-Waterman算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多序列比对 进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、多种子 并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接算法加 速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心函数进 行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进行比对的片段数量，采用脉动式 阵列结构快速定位片段中的匹配词，采用双路并行方式对匹配区域进行比对。 与软件相比，加速器可以达 3.5 倍的加速比。 本文对序列分析加速器中的数 据结构硬件设计以及存储优化技术进行了研究，分别对栈、队列、链表、树、 图等典型数据结构进行了分析，提出了适合其应用特点的硬件设计方法，并进 行了存储优化设计。 本文还对加速器原型系统构建技术进行了研究，提出了 动态可重构原型系统的组成结构，对高速 I/O 通道 PCIExpress 的控制技术和高 速大容量外部存储器 DDR2SDRAM 的控制技术进行了研究，并在原型系统中进行 了实现。 生物序列分析是进行生物信息学研究的基础之一，具有重大的理论和应用价值。 随着生物序列数据库规模的快速增加，生物序列分析对数据的处理能力提出了 更高的要求，迫切需要高性能计算的支持。采用 FPGA 构建动态可重构加速系统 是进行高性能计算研究的重要手段之一，能够为生物序列分析的研究提供有力 的支持。 序列比较分析和序列拼接是生物序列分析的两个重要方面，本文中 对其算法加速器技术进行了研究。针对序列比较分析，分别以 Smith-Waterman 算法、ClustalW 程序、Phrap 程序为例对双序列比对、序列搜索、多序列比对 进行了研究，提出了双序列同步送入阵列、中间结果送入外部存储器、多种子 并行检测、多路并行扩展等解决方案。与软件相比，加速器分别可以达到 1555 倍、27 倍、24 倍以上的加速比。 本文以 Phrap 程序为例对序列拼接算法加 速器技术进行了研究。对 Phrap 程序进行了程序特征分析，选取其核心函数进 行了硬件加速。采用了简化的索引方式减少进