A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application

Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2012

Saved in:

Bibliographic Details
Main Author:	Alongkot Burutarchanai
Other Authors:	Prabhas Chongstitvatana
Format:	Theses and Dissertations
Language:	English
Published:	Chulalongkorn University 2013
Subjects:	Integrated circuits Heredity ปริญญาดุษฎีบัณฑิต พันธุกรรม วงจรรวม
Online Access:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36724 http://doi.org/10.14457/CU.the.2012.911
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Institution:	Chulalongkorn University
Language:	English

id	th-cuir.36724
record_format	dspace
spelling	th-cuir.367242019-09-18T06:46:46Z A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application สายท่อการคำนวณการทำค่าคาดหมายให้ได้มากที่สุดสำหรับทำการเพิ่มผสม Alongkot Burutarchanai Prabhas Chongstitvatana Chulalongkorn University. Faculty of Engineering Integrated circuits Heredity ปริญญาดุษฎีบัณฑิต พันธุกรรม วงจรรวม Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2012 This thesis presents a calculation method of Admixture. Admixture is a tool to stratify the genotype data to infer the mixing ratio of its ancestry groups. Likelihood calculation was proposed to represent the admixture calculation. Expectation Maximization method was proposed to solve the likelihood problem. Expectation Maximization is based on an iterative mehod that takes very long time. Moreover, the calculation time is too slow for large genetic data. This dissertation proposed a design of FPGA for likelihood calculation. The FPGA has high floating-point operation performance and the calculation is suitable for FPGA. The number of floating point circuit that can be instantiated is more than the floating point units in a general processor. Systolic architecture was applied to the design. The systolic architecute and FPGA can directly stream the input data to the calculation unit. The streaming of input data reduces the memory overhead. The memory overhead is a main bottleneck of the calculation. Furthermore, the design of FPGA connection can reduce the communication cost of each calculation unit. The FPGA operated at 25 MHz gains speed up 4.5x when compared to a single core processor operated at 2.4GHz. วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอวิธีคำนวณการเพิ่มผสมซึ่งเป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ส่วนผสมของพันธุกรรมต้นกำเนิดของเผ่าพันธุ์ต่างๆ โดยรูปแบบการคำนวณจะถูกเปลี่ยนมาอยู่ในรูปแบบฟังก์ชันควรจะเป็น ซึ่งฟังก์ชันควรจะเป็นนี้มีการประยุกต์การทำค่าคาดหมายให้ได้มากที่สุดเข้ามาในการแก้ปัญหาฟังก์ชันควรจะเป็น การแก้ปัญหาฟังก์ชันควรจะเป็นมีการเสนอระเบียบวิธีการต่างๆ ที่ตั้งอยู่บนขบวนการทำซ้ำซึ่งต้องการการคำนวณจากหน่วยประมวลผลอยู่มาก อีกทั้งข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผลเป็นข้อมูลพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตซึ่งมักจะมีขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มความแม่นยำของการคำนวณ จึงทำให้การคำนวณนี้ใช้เวลาในการคำนวณนาน งานวิจัยนี้จึงได้มีการนำเสนอเครื่องมือที่ใช้การคำนวณการเพิ่มผสมรูปแบบใหม่ ด้วยเกตอะเรย์ชนิดโปรแกรมได้ เนื่องจากเกตอะเรย์ชนิดโปรแกรมได้มีประสิทธิภาพการคำนวณข้อมูลแบบจุดทศนิยม และ สามารถสังเคราะห์ตัวดำเนินการจุดทศนิยมได้มากกว่า หน่วยประมวลผลทั่วไป อีกทั้งรูปแบบการคำนวณของการทำค่าคาดหมายให้ได้มากที่สุดเหมาะสมกับเกตอะเรย์ชนิดโปรแกรม งานวิจัยนี้ประยุกต์สถาปัตยกรรมซีสโตลิก (Systolic architecture) ร่วมกับการออกแบบวงจรคำนวณ โดยสถาปัตยกรรมนี้ส่งข้อมูลขาเข้าในรูปแบบสายท่อ เนื่องจากสถาปัตยกรรมซีสโตลิกผนวกกับเกตอะเรย์ชนิดโปรแกรมได้จึงสามารถออกแบบวงจรที่ลดปัญหาจากการสื่อสารระหว่างหน่วยประมวลผลกับหน่วยความจำที่เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของตัวหน่วงการคำนวณ เกตอะเรย์ชนิดโปรแกรมได้ และยังสามารถลดปัญหาการสื่อสารของหน่วยประมวลผลทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการคำนวณได้ถึง 4.5 เท่า ที่ความถี่สัญญาณนาฬิกา 25 เมกะเฮิรตซ์เมื่อเทียบกับหน่วยประมวลผลสี่แกนที่ความถี่สัญญาณนาฬิกา 2.4 กิกะเฮิรตซ์ 2013-11-26T04:45:37Z 2013-11-26T04:45:37Z 2012 Thesis http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36724 10.14457/CU.the.2012.911 en http://doi.org/10.14457/CU.the.2012.911 Chulalongkorn University application/pdf Chulalongkorn University
institution	Chulalongkorn University
building	Chulalongkorn University Library
continent	Asia
country	Thailand Thailand
content_provider	Chulalongkorn University Library
collection	Chulalongkorn University Intellectual Repository
language	English
topic	Integrated circuits Heredity ปริญญาดุษฎีบัณฑิต พันธุกรรม วงจรรวม
spellingShingle	Integrated circuits Heredity ปริญญาดุษฎีบัณฑิต พันธุกรรม วงจรรวม Alongkot Burutarchanai A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
description	Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2012
author2	Prabhas Chongstitvatana
author_facet	Prabhas Chongstitvatana Alongkot Burutarchanai
format	Theses and Dissertations
author	Alongkot Burutarchanai
author_sort	Alongkot Burutarchanai
title	A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
title_short	A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
title_full	A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
title_fullStr	A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
title_full_unstemmed	A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
title_sort	calculation pipeline of expectation maximization for admixture application
publisher	Chulalongkorn University
publishDate	2013
url	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36724 http://doi.org/10.14457/CU.the.2012.911
_version_	1724630127474638848

A calculation pipeline of expectation maximization for admixture application

Similar Items