PANDA：基于处理于 MRAM 中加速的 De Bruijn 图 DNA 组装
硬件体系结构
2020-08-17 v1
摘要
受冯·诺依曼计算架构中数据处理速度与数据通信速度之间差距不断扩大的推动，一些生物信息学应用已利用处理于内存（PIM）平台的计算能力。然而，当处理需要大量按位比较或加法操作的复杂应用时，PIM 的性能不可避免地下降。本工作中，我们提出一个高效的基于处理于 MRAM 中加速的 De Bruijn 图 DNA 组装平台 PANDA，其基于一种优化且硬件友好的基因组组装算法。PANDA 能够从全配对重叠中组装大规模 DNA 序列数据集。我们首先设计 PANDA 平台，其将 MRAM 用作计算内存并转化为用于基因组组装的强大处理单元。PANDA 不仅能执行基因组组装任务所大量需要的按位 X(N)OR 比较/加法操作，还能在 MRAM 芯片内执行全套 2/3 输入逻辑操作。接着我们为 PANDA 开发一种高度并行且逐步硬件友好的 DNA 组装算法，其仅需所发展的内存逻辑操作。然后通过一种新颖的数据划分与映射技术对该平台进行配置，提供本地存储与处理以充分利用算法级并行性。跨层仿真结果表明，与 CPU 相比，PANDA 分别将运行时间与功耗降低了 18 倍与 11 倍。此外，相较于近期处理于 MRAM 中平台执行相同任务可获得高达 2-4 倍的加速。
引用
@article{arxiv.2008.06177,
title = {PANDA: Processing-in-MRAM Accelerated De Bruijn Graph based DNA Assembly},
author = {Shaahin Angizi and Naima Ahmed Fahmi and Wei Zhang and Deliang Fan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.06177},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 15 figures