2016年11月,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,同年12月国家发展改革委发布《“十三五”生物产业发展规划》,均提出推广基因检测等新兴技术应用,促进产业发展成果更多惠及民生。临床应用中,基因测序技术可用于出生缺陷基因筛查以及肿瘤早期筛查等。在动植物以及微生物体系中,基于病虫基因组信息的绿色农药、兽药以及动物疫苗已经普遍应用到人们的生产生活。“十三五”产业规划中多次提到的“高通量测序”概念,表示着一种数据通量高、需要消耗巨大计算资源的基因测序技术。高通量测序技术涵盖了第二代、第三代乃至第四代基因测序技术,是目前基因测序技术的主流方向,发展高通量低成本基因测序仪等医学设备具有国家战略意义。基因序列比对,属于高通量测序技术的一部分,也是最消耗计算能力以及测序时间的部分。将零散、杂乱、繁多的待测基因序列与参考基因组进行比对,进行大量的遗传信息分析,进而重建待测基因组。本课题的研究内容就是降低基因序列比对的时间以及成本,进而达到降低基因测序的时间及成本的目的。本文提出了一种以异构FPGA为实现平台的基因序列比对加速系统,旨在加快基因序列比对速度,以达到提升高通量基因测序性能,降低系统成本的目的。在设计方法上,使用了基于Open CL的编程规范,加快了X86+FPGA异构平台的开发速度,极大的提高了软件平台的数据处理能力以及异构平台之间的数据传输速度,并且能够更好的配合FPGA端进行并行性计算。本文确立了一套完整的基因序列比对方案,使用基于Hash索引的基因序列预处理方案保证了序列索引的速度以及精确度,并创新性地使用全局比对+局部比对的序列比对方案来提高基因序列比对的速度以及精确度。加速方案包含了基因序列预处理系统（HASH）以及异构平台数据传输网络的设计,并集成了基因序列全局比对系统（MBV）以及基因序列局部比对系统（SW）。系统支持全基因组测序（Whole Genome Sequencing）,工作时钟达到160Mhz,单个Kernel的比对速度可以达到每秒6200万次序列比对,而5个Kernel的实现方案则可以达到1.8亿次每秒。