Volume 17 : Number 1 : Paper 4

April 2014 HPCLatAm 2013 Special Issue
Title:
Bioinformatics Performance Comparison of Many-core Tile64 vs. Multi-core Intel Xeon

Authors and Affiliations:
Myriam Kurtz, Dep. Informática, Campus Universitario, Universidad Nacional de Misiones, N3304 Misiones, Argentina
Francisco J. Esteban, Servicio de Informática, Edificio Ramón y Cajal, Campus Rabanales, Universidad de Córdoba, 14071 Córdoba, Spain
Pilar Hernández, Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC), Alameda del Obispo s/n, 14080 Córdoba, Spain
Juan Antonio Caballero, Dep. Estadística, Campus Rabanales C2-20N, Universidad de Córdoba, 14071 Córdoba, Spain
Antonio Guevara, Dep. Lenguajes y Ciencias de la Computación, Campus de Teatinos, Universidad de Málaga, 29071 Málaga, Spain
Gabriel Dorado, Dep. Bioquímica y Biología Molecular, Campus Rabanales C6-1-E17, Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario, Universidad de Córdoba, 14071 Córdoba, Spain
Sergio Gálvez, Dep. Lenguajes y Ciencias de la Computación, Campus de Teatinos, Universidad de Málaga, 29071 Málaga, Spain

Abstract:
The performance of the many-core Tile64 versus the multi-core Xeon x86 architecture on bioinformatics
has been compared. We have used the pairwise algorithm MC64-NW/SW that we have previously
developed to align nucleic acid (DNA and RNA) and peptide (protein) sequences for the benchmarking,
being an enhanced and parallel implementation of the Needleman-Wunsch and Smith-Waterman
algorithms. We have ported the MC64-NW/SW (originally developed for the Tile64 processor), to the x86 architecture (Intel Xeon Quad Core and Intel i7 Quad Core processors) with excellent results. Hence, the evolution of the x86-based architectures towards coprocessors like the Xeon Phi should represent
significant performance improvements for bioinformatics.

Spanish Abstract:
Se ha realizado una comparación de rendimiento, entre el multiprocesador de sesenta y cuatro núcleos Tile64 y la arquitectura multinúcleo x86 Xeon, aplicado a algoritmos bioinformáticos. Hemos utilizado para la evaluación comparativa, el algoritmo de alineamiento de pares de secuencias biológicas MC64-NW/SW, que hemos desarrollado previamente para alinear ácidos nucleicos (ADN y ARN), y proteínas como el péptido. Este algoritmo utilizado en la experiencia, es una implementación mejorada del algoritmo de Needleman-Wunsch que sirve para realizar alineamientos globales de dos secuencias, y el algoritmo de Smith-Waterman que se utiliza para realizar alineamiento local de un par de secuencias biológicas.
Para realizar la comparación sobre arquitectura x86 (Intel Xeon Quad Core y los procesadores Quad Core Intel i7), hemos migrado el MC64-NW/SW, originalmente desarrollado para el procesador Tile64, con excelentes resultados.
Por lo tanto, estimamos que la evolución de las arquitecturas basadas en x86 hacia coprocesadores como el Xeon Phi, deben representar mejoras significativas en el rendimiento de la bioinformática.

Keywords:
RISC, SoC, tiles, cores, multithreading, threads, processes, dynamic programming, cache memory.

Spanish Keywords:
núcleos, multi-hilo, hilos, procesos, programación dinámica, memoria cache.

Received 2013-09-08, Revised 2014-03-10 , Editor: Carlos García Garino, Marcela Printista
Full paper, 9 pages [ PDF, 677 Kb ]