基于OpenCL平臺(tái)的DNA序列并行比對(duì)算法的研究.pdf

1、信息時(shí)代已經(jīng)來臨，當(dāng)前計(jì)算機(jī)環(huán)境更加復(fù)雜多樣，所以我們需要將計(jì)算機(jī)的硬件潛能（如CPU、GPU、PSP）更充分地發(fā)揮出來。在計(jì)算科學(xué)中，存在的異構(gòu)體系就恰好可以成為我們計(jì)算、分析各項(xiàng)研究任務(wù)的最優(yōu)選擇方式。傳統(tǒng)的C或C++的編譯目標(biāo)一般都是CPU;NVIDIA的CUDA也只能針對(duì)NVIDIA的GPU而非CPU。搭建OpenCL平臺(tái)就可以在混合架構(gòu)的設(shè)備(hybrid device)上，調(diào)用GPU實(shí)現(xiàn)在異構(gòu)環(huán)境下的并行加速算法。當(dāng)前，并行

2、比對(duì)算法也被應(yīng)用在生物信息學(xué)領(lǐng)域，DNA序列比對(duì)是生物信息學(xué)最基本的研究?jī)?nèi)容，基于OpenCL平臺(tái)的并行加速算法將會(huì)為DNA序列比對(duì)提供新的研究途徑。因此，本文結(jié)合OpenCL的并行特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)DNA序列比對(duì)算法進(jìn)行相關(guān)研究。主要研究成果有:
　　首先，本文介紹了OpenCL基礎(chǔ)以及DNA序列比對(duì)的相關(guān)知識(shí)，分析了OpenCL在異構(gòu)體系上的作用，闡述了在生物信息學(xué)研究中DNA序列比對(duì)的現(xiàn)實(shí)意義，并對(duì)DNA序列比對(duì)方法在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展

3、狀況作出研究和總結(jié)。
　　其次，本文研究了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的DNA序列比對(duì)算法，闡述了雙序列比對(duì)的數(shù)學(xué)理論和計(jì)數(shù)規(guī)則，在JAVA虛擬機(jī)上模擬基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的Needleman-Wunsch算法和Smith-Waterman算法的串行設(shè)計(jì)，引入“雙罰分”機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了基于Smith-Waterman算法的異構(gòu)并行設(shè)計(jì)，并面向OpenCL平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了DNA序列并行異構(gòu)比對(duì)算法，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出了使用并行算法前后的比對(duì)圖。
　　最后，本