可重构基于硬件的核苷酸比对工具的制作方法

技术特征：
1.一种可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，包括计算机、fpga模块以及通用异步收发器桥；所述计算机，用于运行blastn算法以根据目标序列查询相似的核苷酸序列；所述fpga模块，用于加速blastn算法的史密斯
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沃特曼部分；所述通用异步收发器桥，用于计算机和fpga模块之间的串行通信。2.根据权利要求1所述的可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，所述史密斯
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沃特曼部分时包括如下步骤：读取目标序列，根据所述目标序列查询到所有可能的待匹配序列；对每段待匹配序列进行评分生成匹配分数，去除匹配分数低于预设置分数阈值的待匹配序列；将匹配分数最高的若干个核苷酸序列确定为相似序列。3.根据权利要求2所述的可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，所述史密斯
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沃特曼部分时还包括如下步骤：根据所述目标序列对应的相似序列进行对所述目标序列进行扩展查询；在扩展时根据目标序列的每段对应的主题序列进行评分生成匹配分数，根据最高匹配分数筛选出每段的相似序列段；当匹配分数低于预设置的分数阈值时，扩展查询停止，并丢弃分数低于分数阈值的相关序列；对于所有相似序列段进行合并，并按e值递增排序，并返回e值和s值，s值表示两序列的同源性，分值越高表明它们之间相似程度越大；e值就是s值的可靠性的评价，表明在随机的情况下，其他序列与目标序列相似度要大于该条相似序列的可能性，所以分值越低越好。4.根据权利要求1所述的可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，根据目标序列查询相似的核苷酸序列包括如下步骤：将目标序列读入关联数组，其中每个序列被分成长度为n的字，且为了减少内存占用，避免为每个序列存储重复的字；将每个序列都与其前一序列的索引相关联；将匹配得到的序列用灰尘过滤算法再次进行处理，得到的结果如果在相似度指定范围内，那么认为是一对相邻序列；对相邻序列的进行扩展查询，接而打分，并将低分的序列去除，最高分序列配对的写入指定的用户文件。5.一种可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，包括计算机、fpga模块以及通用异步收发器桥；所述计算机，用于运行hardware
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blastn算法以根据目标序列查询相似的核苷酸序列；所述fpga模块，用于加速hardware
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blastn算法的部分模块进行加速；所述通用异步收发器桥，用于计算机和fpga模块之间的串行通信。6.根据权利要求1所述的可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，所述根据目标序列查询相似的核苷酸序列时包括如下步骤：读取目标序列，根据所述目标序列查询到所有可能的待匹配序列；对每段待匹配序列进行评分生成匹配分数，去除匹配分数低于预设置分数阈值的待匹
配序列；将匹配分数最高的若干个核苷酸序列确定为相似序列。7.根据权利要求2所述的可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，所述根据目标序列查询相似的核苷酸序列时还包括如下步骤：根据所述目标序列对应的相似序列进行对所述目标序列进行扩展查询；在扩展时根据目标序列的每段对应的主题序列进行评分生成匹配分数，根据最高匹配分数筛选出每段的相似序列段；当匹配分数低于预设置的分数阈值时，扩展查询停止，并丢弃分数低于分数阈值的相关序列；对于所有相似序列段进行合并，并按e值递增排序，并返回e值。8.根据权利要求1所述的可重构基于硬件的核苷酸比对工具，其特征在于，根据目标序列查询相似的核苷酸序列包括如下步骤：将目标序列读入关联数组，其中每个序列被分成长度为n的字，且为了减少内存占用，避免为每个序列存储重复的字；将每个序列都与其前一序列的索引相关联；将匹配得到的序列用灰尘过滤算法再次进行处理，得到的结果如果在序列范围内，那么认为是一对相邻序列；对相邻序列的进行扩展查询，接而打分，并将低分的序列去除，最高分序列配对的写入指定的用户文件。

技术总结
本发明提供了一种可重构基于硬件的核苷酸比对工具，包括计算机、FPGA模块以及通用异步收发器桥；所述计算机，用于运行BLASTn算法以根据目标序列查询相似的核苷酸序列；所述FPGA模块，用于加速BLASTn算法的史密斯


技术研发人员：安静 张焓
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2021/12/16