[发明专利]一种面向基因数据计算解读的异构平台

摘要

本发明公开了一种面向基因数据计算解读的异构平台，包括异构处理器单元、互联总线模块、内存、基因计算解读数据指令输入单元和基因计算解读结果输出单元，所述异构处理器单元分别通过互联总线模块与内存、基因计算解读数据指令输入单元、基因计算解读结果输出单元相连，所述异构处理器单元包括CPU、GPU、DSP和FPGA，其中CPU构成控制引擎，CPU、GPU、FPGA三者构成计算引擎，CPU、GPU、DSP三者构成解读引擎。本发明能够为提高基因数据计算的实时性和准确性、提高基因数据解读的精准性和可读性提供硬件支持，具有基因数据计算解读效率高、制造成本低、计算解读能耗低的优点。

主权项

一种面向基因数据计算解读的异构平台，其特征在于：包括异构处理器单元（1）、互联总线模块（2）、内存（3）、基因计算解读数据指令输入单元（4）和基因计算解读结果输出单元（5），所述异构处理器单元（1）分别通过互联总线模块（2）与内存（3）、基因计算解读数据指令输入单元（4）、基因计算解读结果输出单元（5）相连，所述异构处理器单元（1）包括CPU、GPU、DSP和FPGA，其中CPU构成控制引擎（11），所述CPU、GPU、FPGA三者构成计算引擎（12），所述CPU、GPU、DSP三者构成解读引擎（13），所述控制引擎（11）在通过基因计算解读数据指令输入单元（4）接收基因计算解读数据指令并分割为代码段，当代码段的任务类型为控制任务时，将代码段的指令和数据调度CPU进行处理；当代码段的任务类型为计算任务时，将代码段的指令和数据调度计算引擎（12）进行处理并将计算结果通过基因计算解读结果输出单元（5）输出；当代码段的任务类型为解读任务时，将代码段的指令和数据调度解读引擎（13）进行处理并将计算结果通过基因计算解读结果输出单元（5）输出；所述将代码段的指令和数据调度计算引擎（12）进行处理的详细步骤包括：A1）分别判断代码段是否能进行指令并行执行，是否能进行流水线执行，是否能进行数据并行执行，如果三者均不能，则跳转执行步骤A7），退出；否则，跳转执行步骤A2）；A2）判断代码段是否只能进行数据并行执行，如果只能进行数据并行执行，则跳转执行步骤A3）；否则，跳转执行步骤A6）；A3）判断代码段分派到FPGA上优化执行（即并行执行，下同）的总开销少于代码段分派到GPU上优化执行的总开销是否成立，所述代码段分派到FPGA上优化执行的总开销包括CPU和FPGA之间交互数据和指令产生的通信开销、FPGA的访存开销以及FPGA的计算开销，所述代码段分派到GPU上优化执行的总开销包括CPU和GPU之间交互数据和指令产生的通信开销、GPU的访存开销以及GPU的计算开销，如果成立则跳转执行步骤A6）；否则，跳转执行步骤A4）；A4）判断代码段是否是能耗优先，如果是能耗优先，则跳转执行步骤A6）；否则，跳转执行步骤A5）；A5）判断代码段的基因计算是否适合GPU加速处理，如果适合GPU加速处理，则跳转执行步骤A8）；否则，跳转执行步骤A7）；A6）综合利用FPGA所有可能的加速方法，所述加速方法包括指令并行、流水线、数据并行中的至少一种，判断代码段分派到FPGA上并且优化执行的总开销少于代码段在CPU上执行的总开销是否成立，如果成立，则跳转执行步骤A9），否则，跳转执行步骤A7）；A7）将代码段的指令和数据调度CPU处理，退出；A8）将代码段的指令和数据调度GPU处理，退出；A9）将代码段的指令和数据调度FPGA处理，退出。