[发明专利]一种用于基因相似性分析的加速装置、方法和计算机设备

权利要求书

1.一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，包括：

高速通信接口，用于与主机通信，接收主机分发的待加速处理的任务；

序列缓存模块，用于缓存来自主机的一个或者多个任务，每个任务包含待进行基因相似性分析的多个基因序列数据；

阵列处理机，其上设有至少一个用于处理任务的处理单元，每个所述处理单元中设有基于数据驱动的流式计算模式处理任务的完整流水线，所述流水线中配置有处理任务所需的多个定点计算部件，所述处理单元被配置为多级流水线结构，其至少包括一级、二级和三级流水线，其中，所述一级流水线中配置有多个序列预处理模块，用于对任务中的基因序列数据进行预处理得到以更少位数表示的各基因序列的十进制序列数据；所述二级流水线中配置有多个互相关计算模块，用于基于一级流水线处理得到的十进制序列数据计算每个基因序列与该任务中最短的基因序列的互相关向量；所述三级流水线中配置有多个欧式距离计算模块，用于基于二级流水线计算出的所有互相关向量计算其中每两个互相关向量之间的欧式距离；

控制模块，其被配置为用于将序列缓存模块中的待处理任务分配给处理单元；

任务缓存模块，其上设置有任务缓存单元，用于缓存分配给处理单元的待处理任务。

2.根据权利要求1所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述多级流水线结构用于并行执行任务，所述多级流水线结构中设置低位宽的定点计算部件；所述多级流水线结构中低位宽的定点计算部件的设置数量多于主机的处理器中的定点计算部件的数量。

3.根据权利要求1所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，

所述阵列处理机包括用于并行处理任务的多个处理单元，所述任务缓存模块包括多个任务缓存单元，每个处理单元独立配有一个其专属的任务缓存单元；

所述控制模块被配置为监控各处理单元处理任务的情况，在监控到相应的处理单元当前的任务处于将要被完成执行的状态之时，将所述序列缓存模块中待处理的任务分配给该处理单元并预先发送至该处理单元专属的任务缓存单元。

4.根据权利要求3所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述控制模块被配置为通过分析各处理单元专属的任务缓存单元内的待读取的数据量来对各处理单元执行任务的情况进行监控，其中，在相应的任务缓存单元内的待读取的数据占任务缓存单元容量的百分比占比降低到预设阈值时判定其所属的处理单元当前的任务处于将要被完成执行的状态。

5.根据权利要求4所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述预设阈值的取值范围为10％～30％。

6.根据权利要求4所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述控制模块被配置为在监控到相应的处理单元当前的任务处于将要被完成执行的状态之时，从所述序列缓存模块内剩余的所有待处理任务中随机选出一个或者多个待处理任务分配给该处理单元。

7.根据权利要求3至6任一项所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述序列缓存模块和/或所述控制模块通过片上网络连接到阵列处理机，所述阵列处理机中的多个处理单元彼此之间通过片上网络以Mesh结构的形式互相连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述加速装置还包括结果缓存模块，所述结果缓存模块通过片上网络连接到控制模块和阵列处理机，用于缓存经阵列处理机处理任务得到的基因相似性分析的分析结果。

9.根据权利要求8所述的一种用于基因相似性分析的加速装置，其特征在于，所述序列缓存模块、任务缓存单元和结果缓存模块均采用程序可见的存储器，其中所述程序可见的存储器是指和主存统一编址的存储器。