[發明專利]基于眾核協處理器的三級流水序列比對方法有效
| 申請號: | 201410745667.4 | 申請日: | 2014-12-09 |
| 公開(公告)號: | CN104375807A | 公開(公告)日: | 2015-02-25 |
| 發明(設計)人: | 廖湘科;朱小謙;崔英博;彭紹亮;鄒丹;王恒;朱敏;劉欣;王海強;高明 | 申請(專利權)人: | 中國人民解放軍國防科學技術大學 |
| 主分類號: | G06F9/38 | 分類號: | G06F9/38 |
| 代理公司: | 國防科技大學專利服務中心 43202 | 代理人: | 郭敏 |
| 地址: | 410073 湖*** | 國省代碼: | 湖南;43 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 基于 眾核協 處理器 三級 流水 序列 方法 | ||
1.一種基于眾核協處理器的三級流水序列比對方法,其特征在于包括以下步驟:
步驟1:CPU根據計算機主存可用空間大小M_CPU,以及DNA短序列所占空間大小M_DNA,將DNA短序列即read平均分為L組,L為正整數,表示對“x”向上取整;
步驟2:在MIC即眾核協處理器上聲明三個指針變量:Seqs_ptr、Read_ptr和Write_ptr,并根據MIC上可用空間大小M_MIC以及參考基因組大小M_REF,在MIC上分別為三個指針分配同樣大小的緩存空間,MIC上每塊緩存空間大小M_SEQ=(M_MIC-M_REF)/3,其中Seqs_ptr指向的空間存儲當前一組正在比對的序列,Read_ptr指向的空間存儲下一組將要比對的序列,Write_ptr指向的空間存儲上一組序列比對的結果;
步驟3:CPU初始化循環變量i為零;
步驟4:CPU將磁盤中L組read中的第i組讀入主存中;
步驟5:CPU根據MIC上Seqs_ptr指向的空間的大小M_SEQ,將讀入主存中的read平均分為M小組,M為正整數,
步驟6:CPU將循環變量m置為零;
步驟7:CPU將主存中M個小組read中的第m組讀到MIC的Seqs_ptr指向的空間內;
步驟8:根據MIC上可用計算核心數Core_MIC,以及MIC上每個計算核心支持的最大硬件線程數Thread_MIC,在MIC上同時啟動N+2個線程,線程編號為0到N+1,N>0,為整數,N=(Core_MIC-1)*Thread_MIC,其中MIC卡需要保留一個核心處理主存與MIC卡之間數據調度,N+2個線程并行執行以下步驟:
步驟8.1:第0到第N-1號線程并行比對Seqs_ptr對應空間中的read,并將比較結果寫入Seqs_ptr對應空間中;比對方法采用李恒在論文《Fast?and?accurate?short?read?alignment?with?Burrows-Wheeler?Transform》中公布的基于BW變換的方法,將Seqs_ptr對應空間中的所有read比對完畢后,轉到步驟9;
步驟8.2:第N號線程將循環變量m加1,判斷m是否等于M,如果m不等于M,執行步驟8.2.1,如果m等于M,結束第N號線程,轉到步驟9;
步驟8.2.1:第N號線程將主存中M個小組read中的第m組讀到MIC的Read_ptr對應空間內,讀取完畢后,轉到步驟9;
步驟8.3:第N+1號線程判斷Write_ptr對應空間是否為空,如果Write_ptr對應空間不為空,執行步驟8.3.1,如果Write_ptr對應空間為空,結束第N+1號線程,轉到步驟9;
步驟8.3.1:第N+1號線程將Write_ptr對應空間中的read比對結果寫回主存,寫完成后轉到步驟9;
步驟9:同步第0到第N+1號線程,同步完成后,在MIC上的多線程部分執行完畢,以下步驟為單線程執行;
步驟10:MIC進行指針交換,在MIC上聲明臨時指針tmp_ptr,將Seqs_ptr值賦給tmp_ptr,將Read_ptr值賦給Seqs_ptr,將Write_ptr值賦給Read_ptr,將tmp_ptr值賦給Write_ptr,將tmp_ptr值置為空。
步驟11:MIC判斷Seqs_ptr對應空間是否為空,如果不為空,轉步驟8,如果為空,執行步驟12;
步驟12:MIC將Write_ptr對應空間中的read比對結果寫回主存;
步驟13:CPU將內存中第i大組read比對的結果寫回磁盤,并清空相應內存空間;
步驟14:CPU將循環變量i加1;
步驟15:CPU判斷i是否等于L,如果i不等于L,轉步驟4,如果i等于L,執行步驟16;
步驟16:MIC釋放Seqs_ptr、Read_ptr、Write_ptr指向的空間;
步驟17:結束比對。
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