基于多态并行处理器的生物计算并行实现.pdf

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1、第24卷第8期计算机技术与发展Vo1．24No．82014年8月C0MPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENTAug．2014基于多态并行处理器的生物计算并行实现刘玉荣，李涛(西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710061)摘要：针对传统的生物计算中DNA序列保守序列的识别(模体识别)和最长公共子序列计算需要较大的数据量、计算量，以及功耗大等问题，文中提出了两种基于PAAG多态并行处理器的并行算法，该并行处理器能够支持数据、线程、指令多种并行。通过编程在PAAG多态并行处理的处理单元(PE)上开发了相应的串行和并行程序，将计算的不同过程分派到不同的处理单元(

2、PE)上进行处理，实现了不同粒度算法的并行。实验结果表明，文中提出的并行算法使模体识别和最长公共子序列的计算效率得到明显提高。关键词：PAAG多态并行处理器；并行算法；模体识别；最长公共子序列中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1673-629X(2014)08—0055—04doi：10．3969／j．issn．1673—629X．2014．08．013ImplementationofPaxaRelBiologicalComputingBasedonPolymorphousParallelProcessorLIUYu-rong，LITao(SchoolofElec

3、tronicEngineering，Xi’anUniversityofPosts&Telecommunications，Xi’an710061，China)Abstract：Aimingattheproblemsoflargeamotmtofdataandcomputing，andpowerconsumptionfortheconservedsequenceidentifyingandthelongestcommonsub—sequenceinDNAoftraditionalbiologicalcomputing，proposetwoparallelcomputingalgo

4、rithmsofbasedonPAAGpolymorphicparallelprocessor．Thisparallelprocessorcansupportthemultipleparallelismofdata，threadandinstruction．Throughprogramming，developthecorrespondingserialandparallelprocedureinPE，realizingtheparallelofdifferentgranularityalgo—rithm．Experimentalresultsdemonstratethatth

5、eproposedmethodisveryeffectiveinidentifyingtheoptimalmotifandcomputingtheIon—gestcommonsub—sequence．Keywocds：PAAGpolymorphicparallelprocessor；parallelalgorithm；identifyingmotif；thelonge~commonsub—sequenceO引言列中识别这些具有特定功能的保守区域，就成为了生生物信息学是生命科学、计算机科学、信息科学和物信息学中最重要、最富有挑战性的问题之一。数学等学科交汇融合而成的一门交叉学科

6、⋯，模体识自从文献[3]首次提出最长公共子序列(LCS)别和最长公共子序列是分子生物学的两个研究重点。后，很多关于LCS的研究工作已经得到了显著成果。模体是DNA分子中的一段保守区域，这些位点最长公共子序列就是将未知序列同数据库中的已知序能结合作为转录因子的蛋白质，引起基因的转录和表列进行比较，分析描述序列之间的相似性，为进一步研达。在DNA序列中，采用信息学的方法识别这些究它们在功能、结构以及进化上的联系提供了重要的位点(模体)，即模体识别。模体实例即是在生物进化参考依据。过程中某些位置上的碱基发生了突变的模体。由于模但是，两种算法都有巨大的数据量和计算量。因体是相对保守的

7、，因而突变的发生仅仅使模体和模体为DNA碱基数的增长速度呈指数性增长，大约每6个实例之间存在微小的差别。因此如何在生物DNA序月就会增长一倍，数据积累增加的计算量使单核的串收稿日期：2013—10—29修回Et期：2014-02-17网络出版时间：2014—05—21基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(61136002)；陕西省科学技术研究发展计划资助项目(2011K06—47)作者简介：刘玉荣(1988一)，女，硕士研究生，研究方向为计算机图形学、专用集成电路设计与集成系统；李涛，博士，教授，研究