근접 데이터 처리를 이용한 BWA-MEME 가속 연구

Abstract

본 논문에서는 최신 DNA 염기 서열 정렬 소프트웨어인 BWA-MEME를 근접 데이터 처리 기술로 가속할 수 있는 방법을 다루었다. BWA-MEME는 새로운 인덱스 및 시딩 추출 알고리즘을 사용하여 메모리 접근 횟수를 줄임으로써 염기 서열 정렬의 성능을 개선한 기술이다. 본 논문은 하드웨어 측면에서 메모리 접근 비용을 줄일 수 있는 근접 데이터 처리 기술을 BWA-MEME에 적용함으로써 추가로 성능을 개선할 수 있는 방안을 모색하고, 성능 개선 효과를 평가하였다. 이를 위해 근접 데이터 처리 구조를 지원하는 시뮬레이터 기반으로 실험을 수행하여 CPU 단독 시스템과 근접 데이터 처리 적용 시스템에서의 염기 서열 정렬 성능을 비교 평가하였다. BWA-MEME의 토큰화, 최종 단계 검색 작업을 근접 데이터 처리 코어로 오프로드해서 성능 개선하는 방법을 제시하였으며, 실험 결과 토큰화 오프로드 시 시딩 추출 과정의 실행 시간을 5.7% 절감하는 것을 확인하였으며 최종 단계 검색 작업을 오프로드 시 약 9% 가량의 실행 시간 절감 효과 추정하였다.