Υλοποίηση Και Βελτιστοποίηση Του Αλγορίθμου Smith - Waterman Σε Πολυπύρηνους Επεξεργαστές Και Πολυνηματικούς Επεξεργαστές Γραφικών

Abstract

Ο αλγόριθμος Smith-Waterman αποτελεί έναν από τους πιο σημαντικούς αλγόριθμους που χρησιμοποιείται στην Βιοπληροφορική. Πραγματοποιεί τοπική στοίχιση βιολογικών ακολουθιών, η οποία δίνει την δυνατότητα κατανόησης σε βάθος των βιολογικών λειτουργιών, αναγνώρισης των μεταλλάξεων και προσδιορισμό της γενεολογίας. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας, είναι η περιγραφή και ανάλυση της λειτουργίας του αλγορίθμου Smith-Waterman, εύρεση των σημείων που μπορεί να παραλληλοποιηθεί και τελικά υλοποίηση του τόσο σε πολυπύρηνους επεξεργαστές, όσο και σε επεξεργαστές γραφικών. Αναλύεται σε βάθος η αρχιτεκτονική των επεξεργαστών γραφικών, που αποτελούν ανερχόμενη λύση στο χώρο των συστημάτων υψηλής επίδοσης και παρουσιάζονται οι βασικές τεχνικές αποδοτικής εκμετάλλευσής τους. Τέλος εφαρμόζονται διάφορες βελτιστοποιήσεις που έχουν ως σκοπό την αύξηση της επίδοσης του αλγορίθμου αλλά και την διευκρίνηση των χαρακτηριστικών που αποτελούν όριο για την επίδοση. Αναλύονται τα αποτελέσματα και εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα για την συμπεριφορά του αλγορίθμου, κάτι που μας δίνει την δυνατότητα να προτείνουμε ιδέες και μελλοντικές κατευθύνσεις για έρευνα.