[發(fā)明專利]一種用于基因相似性分析的加速裝置、方法和計(jì)算機(jī)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911191604.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110990063B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳燦;臧大偉;沈華;譚光明;孫凝暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/38
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/38;G16B20/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，包括：

高速通信接口，用于與主機(jī)通信，接收主機(jī)分發(fā)的待加速處理的任務(wù)；

序列緩存模塊，用于緩存來(lái)自主機(jī)的一個(gè)或者多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)包含待進(jìn)行基因相似性分析的多個(gè)基因序列數(shù)據(jù)；

陣列處理機(jī)，其上設(shè)有至少一個(gè)用于處理任務(wù)的處理單元，每個(gè)所述處理單元中設(shè)有基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流式計(jì)算模式處理任務(wù)的完整流水線，所述流水線中配置有處理任務(wù)所需的多個(gè)定點(diǎn)計(jì)算部件，所述處理單元被配置為多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，其至少包括一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)流水線，其中，所述一級(jí)流水線中配置有多個(gè)序列預(yù)處理模塊，用于對(duì)任務(wù)中的基因序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理得到以更少位數(shù)表示的各基因序列的十進(jìn)制序列數(shù)據(jù)；所述二級(jí)流水線中配置有多個(gè)互相關(guān)計(jì)算模塊，用于基于一級(jí)流水線處理得到的十進(jìn)制序列數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)基因序列與該任務(wù)中最短的基因序列的互相關(guān)向量；所述三級(jí)流水線中配置有多個(gè)歐式距離計(jì)算模塊，用于基于二級(jí)流水線計(jì)算出的所有互相關(guān)向量計(jì)算其中每?jī)蓚€(gè)互相關(guān)向量之間的歐式距離；

控制模塊，其被配置為用于將序列緩存模塊中的待處理任務(wù)分配給處理單元；

任務(wù)緩存模塊，其上設(shè)置有任務(wù)緩存單元，用于緩存分配給處理單元的待處理任務(wù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)用于并行執(zhí)行任務(wù)，所述多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)中設(shè)置低位寬的定點(diǎn)計(jì)算部件；所述多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)中低位寬的定點(diǎn)計(jì)算部件的設(shè)置數(shù)量多于主機(jī)的處理器中的定點(diǎn)計(jì)算部件的數(shù)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，

所述陣列處理機(jī)包括用于并行處理任務(wù)的多個(gè)處理單元，所述任務(wù)緩存模塊包括多個(gè)任務(wù)緩存單元，每個(gè)處理單元獨(dú)立配有一個(gè)其專屬的任務(wù)緩存單元；

所述控制模塊被配置為監(jiān)控各處理單元處理任務(wù)的情況，在監(jiān)控到相應(yīng)的處理單元當(dāng)前的任務(wù)處于將要被完成執(zhí)行的狀態(tài)之時(shí)，將所述序列緩存模塊中待處理的任務(wù)分配給該處理單元并預(yù)先發(fā)送至該處理單元專屬的任務(wù)緩存單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述控制模塊被配置為通過(guò)分析各處理單元專屬的任務(wù)緩存單元內(nèi)的待讀取的數(shù)據(jù)量來(lái)對(duì)各處理單元執(zhí)行任務(wù)的情況進(jìn)行監(jiān)控，其中，在相應(yīng)的任務(wù)緩存單元內(nèi)的待讀取的數(shù)據(jù)占任務(wù)緩存單元容量的百分比占比降低到預(yù)設(shè)閾值時(shí)判定其所屬的處理單元當(dāng)前的任務(wù)處于將要被完成執(zhí)行的狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值的取值范圍為10％～30％。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述控制模塊被配置為在監(jiān)控到相應(yīng)的處理單元當(dāng)前的任務(wù)處于將要被完成執(zhí)行的狀態(tài)之時(shí)，從所述序列緩存模塊內(nèi)剩余的所有待處理任務(wù)中隨機(jī)選出一個(gè)或者多個(gè)待處理任務(wù)分配給該處理單元。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項(xiàng)所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述序列緩存模塊和/或所述控制模塊通過(guò)片上網(wǎng)絡(luò)連接到陣列處理機(jī)，所述陣列處理機(jī)中的多個(gè)處理單元彼此之間通過(guò)片上網(wǎng)絡(luò)以Mesh結(jié)構(gòu)的形式互相連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述加速裝置還包括結(jié)果緩存模塊，所述結(jié)果緩存模塊通過(guò)片上網(wǎng)絡(luò)連接到控制模塊和陣列處理機(jī)，用于緩存經(jīng)陣列處理機(jī)處理任務(wù)得到的基因相似性分析的分析結(jié)果。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于基因相似性分析的加速裝置，其特征在于，所述序列緩存模塊、任務(wù)緩存單元和結(jié)果緩存模塊均采用程序可見(jiàn)的存儲(chǔ)器，其中所述程序可見(jiàn)的存儲(chǔ)器是指和主存統(tǒng)一編址的存儲(chǔ)器。