[發(fā)明專利]一種針對成對隱馬爾可夫模型的加速方法、系統(tǒng)及裝置

有效

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• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113268270B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設計）人: 譚光明;李葉文;高睿昊;臧大偉;劉萬奇;康寧
• 申請（專利權）人: 中科計算技術西部研究院
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G16B30/00
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 黃書凱

1.一種針對成對隱馬爾可夫模型的加速裝置，其特征在于：包括通用計算模塊、交互接口、加速器陣列模塊、存儲仲裁器和若干存儲模塊；

所述通用計算模塊，用于拆分出成對隱馬爾可夫模型的指令集中的特定指令，將特定指令發(fā)送給交互接口，并執(zhí)行剩余內(nèi)容；

所述交互接口，用于傳輸特定指令，并對特定指令進行解碼，將其轉化為加速器陣列模塊所需的信息；所述交互接口，包括：指令仲裁器、指令緩沖隊列和指令解析模塊；

所述指令仲裁器，用于仲裁通用計算模塊發(fā)送的特定指令，將待執(zhí)行的特定指令發(fā)送給空閑的指令緩沖隊列，以及接受指令緩沖隊列發(fā)送的指令，并將指令轉發(fā)給特定的通用計算模塊；

所述指令緩沖隊列，用于暫時緩沖指令仲裁器發(fā)送的特定指令，若指令緩沖隊列對應通道的加速器陣列模塊存在空閑的計算資源，則將特定指令發(fā)送給指令解析模塊；

所述指令解析模塊，用于接收指令緩沖隊列發(fā)送的特定指令，并對特定指令進行解碼，將其轉化為加速器陣列模塊所需的信息；

通用計算模塊和指令緩沖隊列均與指令仲裁器連接，且每一指令緩沖隊列均串聯(lián)有一指令解析模塊和一加速器陣列模塊；

所述加速器陣列模塊，用于指令并行接收，并根據(jù)所需的信息執(zhí)行對成對隱馬爾可夫模型的加速；

所述存儲仲裁器，用于對存儲模塊進行統(tǒng)一的訪問地址編碼，并用于對存儲模塊相近地址的訪問聚集并訪問；

所述存儲模塊，用于數(shù)據(jù)存儲和為通用計算模塊和加速器陣列模塊供應數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的針對成對隱馬爾可夫模型的加速裝置，其特征在于：所述指令仲裁器包括通用計算模塊索引、輸入選擇子模塊、輸出選擇子模塊和指令索引表項；

所述通用計算模塊索引，用于記錄通用計算模塊的索引號；

所述輸入選擇子模塊，用于接收通用計算模塊發(fā)來的特定指令，配合通用計算模塊，獲取特定指令的指令數(shù)據(jù)寫入指令索引表項；

所述輸出選擇子模塊，用于接收已完成加速執(zhí)行的指令索引表項中指令數(shù)據(jù)，并將獲取的指令數(shù)據(jù)發(fā)送給指定的通用計算模塊；

所述指令索引表項，用于對接收到的每個表項按序存儲，其中輸入選擇模塊發(fā)送的指令數(shù)據(jù)從頂部開始存儲，待發(fā)送給輸出選擇子模塊的指令數(shù)據(jù)從底部開始存儲。

3.根據(jù)權利要求1所述的針對成對隱馬爾可夫模型的加速裝置，其特征在于：所述指令緩沖隊列包括用于緩沖由指令仲裁器發(fā)送到指令解析模塊的指令數(shù)據(jù)的隊列和用于緩沖由指令解析模塊發(fā)送到指令仲裁器的指令數(shù)據(jù)的隊列。

4.根據(jù)權利要求1所述的針對成對隱馬爾可夫模型的加速裝置，其特征在于：所述加速器陣列模塊，還用于加速器陣列模塊仲裁和計算粒度支持；

所述加速器陣列模塊，包括：加速器陣列子模塊和粒度配置子模塊；

所述加速器陣列子模塊，包括若干加速器組成的脈動陣列；所述加速器，用于對成對隱馬爾科夫模型進行加速，用于對基因讀段進行計算；

所述粒度配置子模塊，為指令解析模塊和加速器陣列模塊的交互端口，用于對加速器陣列子模塊的粒度進行配置，將若干個加速器整合為一個計算單元對更長的基因讀段進行計算，還用于分配空閑的加速器資源對指令解析單元發(fā)送的數(shù)據(jù)進行指令的計算。

5.根據(jù)權利要求4所述的針對成對隱馬爾可夫模型的加速裝置，其特征在于：所述加速器，包括：數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)緩存隊列、浮點計算子模塊、結果暫存隊列、結果選擇器和相似得分計算子模塊；

所述數(shù)據(jù)選擇器，用于對輸入數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)緩存隊列中緩存的上一輪計算完成的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)選擇；

所述數(shù)據(jù)緩存隊列，用于存儲浮點計算子模塊計算的結果；

所述浮點計算子模塊，用于對數(shù)據(jù)選擇器選擇的數(shù)據(jù)進行初始化計算或迭代計算，并將計算結果輸入到對應的結果暫存隊列；

所述結果暫存隊列，用于存儲對應浮點計算子模塊的計算結果；

所述結果選擇器，用于為相似得分計算子模塊提供數(shù)據(jù)；

所述相似得分計算子模塊，用于提取結果暫存隊列的數(shù)據(jù)進行相似得分計算，得到最終的相似得分。