本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于蛋白質(zhì)折疊分析的大規(guī)模NoC眾核計(jì)算平臺(tái)

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【摘要】：蛋白質(zhì)的生化功能對(duì)于生物活動(dòng)的正常進(jìn)行至關(guān)重要。而蛋白質(zhì)的正常功能與其空間構(gòu)型具有密不可分的關(guān)系。但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定蛋白質(zhì)的空間構(gòu)型具有時(shí)間成本和物質(zhì)成本上的實(shí)際困難。因此利用一定建模手段對(duì)蛋白質(zhì)的折疊構(gòu)型做出一定預(yù)測(cè)成為了計(jì)算生物學(xué)和生物信息學(xué)中非常重要的課題。然而根據(jù)氨基酸序列對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)的計(jì)算負(fù)載需要強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)例如集群系統(tǒng)來(lái)負(fù)荷。為此本文提出了一個(gè)用于蛋白質(zhì)折疊分析基于片上網(wǎng)絡(luò)NoC(Network on chip)的眾核平臺(tái)。本文首先分析了將傳統(tǒng)的并行遺傳算法映射到一個(gè)基于網(wǎng)狀拓?fù)?Mesh)的眾核平臺(tái)上的瓶頸。隨后針對(duì)于這一問(wèn)題從硬件和軟件協(xié)同設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行了解決。具體來(lái)說(shuō),本文首先提出了一種層次化的片上網(wǎng)絡(luò)的眾核平臺(tái),將處理器核劃分成多個(gè)獨(dú)立的島嶼,通過(guò)定制的島間和島內(nèi)通訊結(jié)構(gòu)組織起來(lái)。得益于該平臺(tái)的高擴(kuò)展性,本文實(shí)現(xiàn)了100核到1200核的集成仿真,并且完成了一個(gè)100核的FPGA的物理實(shí)現(xiàn)并評(píng)估了其硬件開銷和功耗。同時(shí)本文還提出了一種遺傳算法的移民機(jī)制來(lái)利用所提出的平臺(tái)的大規(guī)模的并行性。仿真結(jié)果說(shuō)明,本文提出的層次化的多島平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了近線性的計(jì)算加速比和比擬集群系統(tǒng)的蛋白質(zhì)構(gòu)型的解質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：蛋白質(zhì)折疊 片上網(wǎng)絡(luò) 眾核
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：Q51;Q811.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 引言7-10
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 研究發(fā)展現(xiàn)狀8-9
• 1.3 本文的貢獻(xiàn)9
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)9-10
• 第二章 蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題10-17
• 2.1 蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題綜述10-12
• 2.2 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成12-13
• 2.3 蛋白質(zhì)的HP模型13-15
• 2.4 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的編解碼方法15-17
• 第三章 遺傳算法17-25
• 3.1 NPC問(wèn)題與探索性算法17-18
• 3.2 遺傳算法的基本概念18-21
• 3.3 蛋白質(zhì)折疊的并行遺傳算法21-25
• 第四章 網(wǎng)狀拓?fù)涞膯螎u平臺(tái)25-47
• 4.1 單島平臺(tái)總體架構(gòu)25-27
• 4.2 主從處理器設(shè)計(jì)27-30
• 4.3 片上網(wǎng)絡(luò)NoC設(shè)計(jì)30-47
• 4.3.1 片上網(wǎng)絡(luò)NoC總體架構(gòu)33-35
• 4.3.2 路由算法35-37
• 4.3.3 流量控制37-44
• 4.3.4 路由結(jié)構(gòu)44-47
• 第五章 基于交換Hub的多島平臺(tái)47-57
• 5.1 單島平臺(tái)的瓶頸47-50
• 5.1.1 有限網(wǎng)絡(luò)容量和加速比飽和47-49
• 5.1.2 局部最小陷阱49-50
• 5.2 多島平臺(tái)總體架構(gòu)50-52
• 5.3 交換Hub設(shè)計(jì)52-55
• 5.4 基于健康度的動(dòng)態(tài)移民算法55-57
• 第六章 平臺(tái)驗(yàn)證57-65
• 6.1 平臺(tái)驗(yàn)證設(shè)置57
• 6.2 單島平臺(tái)驗(yàn)證57-60
• 6.3 多島平臺(tái)驗(yàn)證60-65
• 第七章 總結(jié)與展望65-68
• 7.1 總結(jié)65
• 7.2 展望65-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 個(gè)人發(fā)表論文目錄71-72
• 致謝72-73

【相似文獻(xiàn)】

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