基于Matrix的大點數(shù)FFT向量化設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、本文依托Matrix多核并行的體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合大點數(shù)FFT的算法特性運用MFA算法完成了按頻率抽取的基2一維以及二維的單核與多核大點數(shù)FFT向量化設(shè)計?？偨Y(jié)起來本文所做的工作主要包括以下幾點：
　?。?）實現(xiàn)了 MFA算法所需要的行列運算以及系數(shù)運算的子程序。列運算中運用令每個VPE對1列數(shù)據(jù)進行FFT運算16個VPE同時工作的方法優(yōu)化了數(shù)據(jù)的訪存形式，使核內(nèi)外的數(shù)據(jù)交互更加易行；依據(jù) Matr ix的結(jié)構(gòu)提出一種運用計算壓縮系數(shù)存

2、儲的方法，減少了核內(nèi)外數(shù)據(jù)的搬移量。
　　（2）實現(xiàn)了大點數(shù)按頻率抽取的基2FFT子程序（MF A算法）。在實現(xiàn)過程中優(yōu)化了數(shù)據(jù)的存儲布局，運用DMA索引取數(shù)的方法對列運算數(shù)據(jù)進行了重新排布，使列運算能夠連續(xù)取數(shù)；使用雙 Buffer的方法對數(shù)據(jù)進行傳輸使得數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)運算并行執(zhí)行，大大提高了程序執(zhí)行效率；同時通過內(nèi)外循環(huán)互換、循環(huán)展開等方式對程序進行了流水排布，且通過消除AM_B usy等方法優(yōu)化了程序，使程序具有了更高的性能

3、。實驗結(jié)果與標準基2FFT相比256K點雙精度單核效率為30.95％，單精度512K點為29.35%。
　?。?）結(jié)合基2一維大點數(shù)FFT算法的特性，運用數(shù)據(jù)分組運算對數(shù)據(jù)進行分塊然后調(diào)用MFA算法程序運算每塊數(shù)據(jù)完成其單核實現(xiàn)，并結(jié)合多核間的數(shù)據(jù)同步對其進行了多核擴展。運用柵欄同步功能對多核之間的計算以及數(shù)據(jù)傳輸進行了同步；另外在循環(huán)過程中通過阻塞中斷與信號燈的配合使用對數(shù)據(jù)的傳輸進行檢測，簡化了數(shù)據(jù)傳輸中斷檢測步驟；在系數(shù)準備

4、過程中運用計算的方式對Buffer1中的系數(shù)數(shù)據(jù)進行生成，減少了數(shù)據(jù)的搬移次數(shù)，從而減少了程序開銷。測試的結(jié)果顯示雙精度一維基2的1M點FFT單核、雙核、四核、八核、十二核與標準FFT算法相比效率分別為：12.68%、6.21%、4.15%、2.39%、1.72%；單精度1M點的效率分別為：19.6%、13.15%、8.29%、4.65%、3.2%。
　?。?）分析介紹了二維FFT，同時借助MF A算法中的行和列FF T運算子程序

5、實現(xiàn)了按頻率抽取的基2二維大點數(shù)FFT。實現(xiàn)采用分塊運算，充分發(fā)揮了GC的緩存功能，使DD R與AM的數(shù)據(jù)交互性能有了大幅提升；將相同的旋轉(zhuǎn)因子存儲在AM的不同半?yún)^(qū)，對數(shù)據(jù)進行交叉運算,減少了訪存沖突對程序的影響。測試結(jié)果與標準二維基2FFT相比雙精度1M點的單核、雙核、四核、八核、十二核效率分別為：34.38%、29.58%、24.63%、16.82%、12.07%；單精度1M點的效率分別為：31.04%、27.49%、22.9%、1