[发明专利]一种将Needleman-Wunsch算法在FPGA平台实现并优化的新方法

权利要求书

1.一种将Needleman-Wunsch算法在FPGA平台实现并优化的新方法，该方法包括优化的动态规划删减策略、优化的动态规划分块策略和优化的Needleman-Wunsch回溯方法。

2.如权利要求1所述的一种将Needleman-Wunsch算法在FPGA平台实现并优化的新方法，其特征在于如何对动态规划元素进行删减；Needleman-Wunsch算法本质是给相似矩阵中元素进行打分，实际上并不需要对矩阵的全部元素进行动态规划，本发明基于带宽(WIDTH)的概念，以矩阵主对角线的延长直线为主轴基准，向上移动WIDTH个元素单位确定上边界，同理向下移动WIDTH个元素单位可以确定下边界。上边界覆盖的元素所采用E值指定为0，下边界覆盖的元素所采用F值指定为0。被发明只对上下边界内部区域包含的元素进行动态规划，其他元素不进行计算。

3.如权力要求1所述的一种将Needleman-Wunsch算法在FPGA平台实现并优化的新方法，其特征在于Needleman-Wunsch算法的相似矩阵如何进行分块。

4.如权力要求2所述的一种将Needleman-Wunsch算法在FPGA平台实现并优化的新方法，在基于优化的删减策略基础上，采用较少数量的PE对100-150bp长度的目标序列进行动态规划。

本发明PE数量采用20，带宽采用10，分块界定标志为PE20开始进入计算，当PE20完成计算后，PE1-PE10开始新一轮动态规划，如此类推直到完成整个需要动态规划的矩阵区域。

5.如权力要求1所述的一种将Needleman-Wunsch算法在FPGA平台实现并优化的新方法，其特征在于优化的Needleman-Wunsch回溯方法。

6.本发明对传统的7种回溯方向采用简化处理，只保留3种基本的回溯方向。在结果矩阵打分和回溯两个流程中采用流水线处理，提高硬件电路资源利用率。