基于FPGA的存储优化的细粒度并行Zuker算法加速器研究

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一.基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行Zuker算法,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现了处理单元间的负载平衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现了处理单元间的数据重用;采用曲线拟合、离散点赋值和地址空间压缩编码等策略减少了约85%的自由能参数存储需求.在单片FPGA上集成了由20个PE构成的主从多PE线性阵列,实验结果表明与运行在AMD四核9650处理器上的ViennaRNA-1.6.5程序相比,可获得超过18倍的加速效果,并且FPGA加速器功耗仅为通用微处理器平均功耗的1/5.     

大矩阵QR分解的FPGA设计与实现

大规模QR分解在信号处理、图像处理、计算结构力学等领域有着广泛的应用。大规模矩阵QR分解主要在高性能并行机上进行运算,目前还没有基于FPGA平台的加速实现。本文在分析快速Givens Rotation QR分解算法特征的基础上,提出并实现了一种细粒度并行QR分解算法,并在Altera StratixⅡ FPGA平台上实现可扩展QR分解线性阵列处理器。相对于单处理单元,该阵列处理器可取得近似线性加速比,显示了良好的可扩展性。在100 MHz频率下的性能测试结果表明,相对于2.0GHz的Pentium双核通用微处理器,该阵列处理器可取得19倍的加速比。     

核心循环到粗粒度可重构体系结构的流水化映射

粗粒度可重构体系结构为数据密集型应用提供了灵活性和高效的解决方法,而应用中的核心循环消耗了程序的大量执行时间,满足核心循环在CGRAs上实现的性能/开销的严格约束仍旧是个重大难题.针对已有工作在研究映射核心循环到CGRAs上的不足,文中提出一种新颖的核心循环自动流水映射到粗粒度可重构体系结构上的方法.文中形式化了核心循环到CGRAs的流水映射问题,阐述了CGRAs的资源共享和流水方法,定义了其循环自流水CGRAs体系结构模板,并给出核心循环流水映射方法.实验结果表明,与已有的先进的方法相比,文中方法的资源占用率降低16.3%、吞吐量提高169.1%.     

基于C6000的滑动窗口图像处理算法存储优化

片外存储器和片内存储器的数据传输是数字信号处理系统性能提升的瓶颈。针对图像处理中的滑动窗口类问题,该文提出一种有效的存储调度优化方法,分为3步：预取数据到快速局部存储器,减少冗余读入及数据传输和处理重叠。在TMS320DM642DSP上应用了该方法,实验结果表明,与优化前相比加速比为30-70。     

粗粒度可重构阵列上的布局布线算法

开发粗粒度可重构阵列之上的映射工具是把应用算法正确有效地映射到可重构硬件上，并使算法在可重构硬件上正确高效运行的关键之所在。因此，我们设计并实现了映射工具。本文介绍了映射工具的设计和实现过程，并给出了实现中的关键技术--布局。最后，本文还就几个测试程序给出了映射工具的映射结果。测试结果证明，布局算法的结
结果正确且优化，映射工具的设计合理，功能无误。     

副溶血弧菌多克隆抗体的制备及其特性分析

确定了副溶血弧菌多克隆抗体的制备方法:用体积分数0.05%甲醛于30℃灭活副溶血弧菌4 h制备抗原,并将此抗原分多次,以不同剂量免疫新西兰大白兔获得特异性多克隆抗体,以山羊抗兔IgG-HRP作为酶标二抗,通过间接ELISA法测定其多克隆抗体的效价、敏感性和特异性。结果表明:在免疫的第5周产生大量高效价抗体,效价最高可达1.6×105;此多克隆抗体对副溶血弧菌检测灵敏度为1×105CFU/mL;交叉反应和阻断试验结果显示,此多克隆抗体具有很强的特异性。     

炼厂焦化装置含硫废水除焦粉中试研究

絮凝法水处理技术和借助设计的反应沉降分离装置中试试验表明,该方法能显著除去含硫废水中的焦粉,焦粉含量从114．7mg／L降低到14．4mg／L,焦粉的除去率达到87．4％。延迟焦化具有投资少、操作费用低、转化深度高等优点,已发展成为渣油轻质化最主要的加工方法之一。因此,目前我国轻油产品尤其是在柴汽比供需矛盾突出的情况下,延迟焦化是解决这一矛盾的较理想手段之一。     

光照、氮素和高盐胁迫对雨生红球藻积累虾青素的影响研究

为摸索雨生红球藻积累虾青素的最优条件,研究光照强度、NaNO_3和NaCl浓度对雨生红球藻光合作用和积累虾青素的影响,结果表明:不同光照强度处理组最大光能转化效率(Fv/Fm)较对照组均显著降低(P 0.05);试验第24天,光照强度为236μmol/m~2/s的试验组微藻积累虾青素达最高值9.01 mg/L;NaCl浓度为10 g/L和12.5 g/L时雨生红球藻Fv/Fm和有效光能转化效率值(Yield)均低于对照组,而NaCl浓度为5 g/L时微藻Fv/Fm和Yield值均高于对照组,NaCl浓度为5、7.5、10 g/L时微藻积累虾青素水平显著高于其他试验组(P 0.05),试验第24天,NaCl浓度为7.5 g/L时,微藻积累虾青素含量达到最高,较对照组提高了34.4%;NaNO_3浓度为0、0.032、0.065 g/L时,雨生红球藻Fv/Fm整体呈先上升后缓慢降低的趋势,较对照组差异显著(P 0.05),在氮胁迫处理条件下雨生红球藻积累虾青素含量逐渐升高,试验第22天后细胞内虾青素水平渐趋稳定,当NaNO_3浓度为0时细胞内虾青素含量显著高于其他试验组(P 0.05)。     

3-羟基丁酸对雨生红球藻PSⅡ光化学活性与色素合成的影响

利用试验生态学方法,研究3-羟基丁酸对雨生红球藻光系统Ⅱ（photosystem Ⅱ,PSⅡ）光化学活性与色素合成的影响。结果发现,3-羟基丁酸对雨生红球藻PSⅡ光反应中心造成胁迫损伤,细胞PSⅡ光化学最大光能转化效率（Fv/Fm）、有效光能转化效率（Yield）和表观电子传递速率（electron transfer rate,ETR）的参数均出现不同程度降低,其中0.02、0.10 μg/L 处理组的作用最明显;3-羟基丁酸造成雨生红球藻叶绿素a 含量波动变化并最终下降至较低水平;3-羟基丁酸能够促进雨生红球藻合成并积累虾青素,其中0.01 μg/L 浓度的促进作用最强,虾青素最高产量为7.57 mg/L;3-羟基丁酸影响了雨生红球藻自身资源在光合作用与抗逆合成之间的权衡分配。研究结果为使用3-羟基丁酸作为外源诱导物促进雨生红球藻生产虾青素提供了依据。