[发明专利]一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现方法及装置在审
| 申请号： | 201910676632.2 | 申请日： | 2019-07-25 |
| 公开（公告）号： | CN110473593A | 公开（公告）日： | 2019-11-19 |
| 发明（设计）人： | 邓建晖;周智;薛晖耀;潘焕燕 | 申请（专利权）人： | 深圳大学 |
| 主分类号： | G16B20/30 | 分类号： | G16B20/30;G16B30/10;G16B50/30 |
| 代理公司： | 44205 广州嘉权专利商标事务所有限公司 | 代理人： | 黄广龙<国际申请>=<国际公布>=<进入 |
| 地址： | 518060 广东*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 候选序列 基因序列 匹配 回溯 流水线形式 并行 集合 算法实现 记录 算法 输出 消耗 | ||
1.一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现方法，其特征在于，包括：
将待匹配基因序列输入PE阵列的集合中，将候选序列的集合以流水线形式输入到对应的PE阵列，PE阵列执行待匹配基因序列与候选序列之间的相似性评分；
记录PE阵列输出的评分值中最大的值和对应的候选序列；
执行回溯以修改待匹配基因序列。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现方法，其特征在于，包括：
筛选全部的待匹配基因序列，得到对应的碱基数量的分布状态和分布期望值；
根据分布期望值设置FPGA中，PE阵列的PE块的数量。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现方法，其特征在于，包括：
待匹配基因序列的碱基数量不大于分布期望值，对应的PE阵列只执行一次运算；
待匹配基因序列的碱基数量大于分布期望值，则以第一次运算的相似性评分作为PE阵列的初始值并再次进行相似性评分的运算。
4.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现方法，其特征在于，所述PE阵列在执行相似性评分的同时，输出回溯路径至指定的嵌入式块RAM。
5.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现方法，其特征在于，所述待匹配基因序列设置有对应的序列ID；
当所述PE阵列完成一个待匹配基因序列的相似性评分，回溯模块根据回溯路径修改对应的待匹配基因序列。
6.一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现装置，其特征在于，包括：
PE处理单元，用于将待匹配基因序列输入PE阵列的集合中，将候选序列的集合以流水线形式输入到对应的PE阵列，PE阵列执行待匹配基因序列与候选序列之间的相似性评分；
序列存储单元，用于记录PE阵列输出的评分值中最大的值和对应的候选序列；
回溯单元，用于执行回溯以修改待匹配基因序列。
7.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现装置，其特征在于，还包括：
预处理单元，用于筛选全部的待匹配基因序列，得到对应的碱基数量的分布状态和分布期望值；
根据分布期望值设置FPGA中，PE阵列的PE块的数量。
8.根据权利要求7所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现装置，其特征在于，待匹配基因序列的碱基数量不大于分布期望值，对应的PE阵列只执行一次运算；
待匹配基因序列的碱基数量大于分布期望值，则以第一次运算的相似性评分作为PE阵列的初始值并再次进行相似性评分的运算。
9.根据权利要求8所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现装置，其特征在于，所述PE阵列在执行相似性评分的同时，输出回溯路径至指定的嵌入式块RAM。
10.根据权利要求8所述的一种基于FPGA的Smith-Waterman算法实现装置，其特征在于，所述待匹配基因序列设置有对应的序列ID；
当所述PE阵列完成一个待匹配基因序列的相似性评分，回溯模块根据回溯路径修改对应的待匹配基因序列。
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