[发明专利]一种针对动态规划算法的加速方法、系统及装置

说明书

本发明涉及基因分析技术领域，具体公开了一种针对动态规划算法的加速方法、系统及装置，装置包括通用计算模块、指令解析模块和加速器阵列模块；通用计算模块，用于对动态规划算法的指令集进行拆分，将指令集中特定的指令信息分发至指令解析模块；指令信息包括数据指令、参数指令和计算指令中的一种或多种；指令解析模块用于对指令信息进行解析，将解析的结果分发至加速器阵列模块；加速器阵列模块用于根据解析的结果执行动态规划计算。采用本发明的技术方案能够降低交互损耗。

技术领域

本发明涉及基因分析技术领域，特别涉及一种针对动态规划算法的加速方法、系统及装置。

背景技术

基因分析技术作为探索生命奥秘的重要手段，正成为生物信息学研究的重要分支，在物种鉴别、基因检测、疾病诊断等方面有着广泛的应用，基因分析技术的飞速发展为精准医疗奠定了坚实的基础，也使得临床诊断前景更加光明。近年来，随着第二代测序技术的高速发展，测序成本的下降速率已经远远超过摩尔定律的下降速率，呈爆炸式增长的基因数据量对现有处理器的处理能力提出了新的挑战。动态规划算法作为基因分析流程中必不可少且相当耗时的一个步骤，在初步比对、插入缺失重校验、变异体检测等流程均占据了不小的执行时间占比。动态规划算法的执行效率已经成为目前基因分析流程一个重要的性能瓶颈。

现有进行动态规划计算的独立加速器和通用处理器之间通常采用PCIe和SerDes等接口，PCIe和SerDes的接口以及总线的带宽远低于访存设备的带宽，这成为了独立加速器和通用处理器之间交互的瓶颈，导致交互损耗高。

综上所述，需要一种能降低基因分析中的动态规划算法交互损耗的加速方法、系统及装置。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种针对动态规划算法的加速方法，能够降低交互损耗。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种针对动态规划算法的加速装置，包括通用计算模块、指令解析模块和加速器阵列模块；

通用计算模块，用于对动态规划算法的指令集进行拆分，将指令集中特定的指令信息分发至指令解析模块；指令信息包括数据指令、参数指令和计算指令中的一种或多种；

指令解析模块用于对指令信息进行解析，将解析的结果分发至加速器阵列模块；

加速器阵列模块用于根据解析的结果执行动态规划计算。

基础方案原理及有益效果如下：

现有技术中，加速器与通用处理器之间通过总线连接，加速器与通用处理器之间的带宽受接口以及总线的影响大，带宽无法满足加速器与通用处理器之间的数据传输需求，导致交互损耗高。

本方案中，通过引入特定的指令信息，可以针对加速器的指令进行定制形成自定义指令即数据指令、参数指令和计算指令中的一种或多种。通过设置通用计算模块可以将指令集中特定的指令信息拆分出来，由指令解析模块进行解析，可以将加速器阵列模块执行动态规划计算需要的数据、参数等进行提前配置，加速器阵列模块在此基础上直接调用计算，效率更高。

综上，本方案摆脱了现有的接口以及总线造成的交互过程中的带宽瓶颈，使通用计算模块与加速器阵列模块直接通过指令信息来进行交互，降低了交互损耗。而且，通过自定义指令既可以高效地进行批量指令运算，针对不同的类型的任务，只需要单独调整对应的自定义指令，无需对指令集进行整体调整，简化了指令集设计的复杂性。数据指令、参数指令和计算指令区分明确，针对性强，便于对加速器阵列模块实现精确的调度。

进一步，所述指令解析模块包括指令仲裁器、指令缓冲队列、指令解析单元和加速器仲裁器；

指令缓冲队列和指令解析单元的数量有若干个，且指令缓冲队列和指令解析单元一一对应；