基于GPU的VDIF格式数据异构并行编帧方法技术

本发明专利技术公开了基于GPU的VDIF格式数据异构并行编帧方法，涉及通信技术领域。本发明专利技术充分利用图形处理单元(Graphic Process Unit,GPU)的高灵活性和高效并行数据处理能力，提出了基于GPU的符合VDIF规范的数据格式编帧方法，并分别设计了帧头计算过程、多通道单线程编帧模式和多通道多线程编帧模式。即主机通过图形处理器GPU以多通道方式接收输入数据，并获取输入参数，计算帧头参数，并计算输入数据的每秒帧数和每秒数据位数，并判断输入数据每秒内帧数是否为整数、以及每秒数据位数是否为完成量化位数的整数倍；若二者均为是，则根据需求，选择单通道单线程模式或者多通道单线程模式；分别执行单通道单数据线程流程和多通道单数据线程流程。

【技术实现步骤摘要】
基于GPU的VDIF格式数据异构并行编帧方法
本专利技术涉及通信
，具体涉及基于GPU的VDIF格式数据异构并行编帧方法。
技术介绍
甚长基线干涉测量(VeryLongBaselineInterferometry，VLBI)技术因其独具的超高空间分辨率和定位精度，使其在深空测控系统中得到广泛应用，而VLBI数据交换接口规范(VLBIDataInterchangeFormat,VDIF)是VLBI领域受到最广泛支持的数据格式，是国际VLBI联合观测数据交换的基础。目前，深空测控网VLBI基带转换与记录系统是一套基于FPGA平台开发的VLBI数字后端(DigitalBackendEquipment,DBE)系统，该系统从设计之初便同时支持VSI标准规范和RDEF规范。但随着系统功能的拓展，该系统需支持VDIF规范以应对VLBI联合观测需求的日益增加，而以FPGA为基础的数据编帧模块灵活性相对较为不足、开发调试门槛高、升级周期长、维护成本相对较高，给系统的在线升级改造带来了一定的困难，同时也较难满足系统复杂性的要求。为了提高系统的灵活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于GPU的VDIF格式数据异构并行编帧方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、主机通过图形处理器GPU以多通道方式接收输入数据，并获取输入参数；所述所述输入数据的数据形式为信道化后的浮点数；所述输入参数包括量化位数nbits、带宽BW、通道数nchan、帧长frameL以及数据类型isCom；/n根据所述输入参数计算过程参数，包括完成量化位数complete sample、数据采样率sampleRate以及每秒量化后字节数；/n计算VDIF格式数据的帧头参数中的初始时标；/n步骤二、计算输入数据的每秒帧数和每秒数据位数，并判断输入数据每秒内帧数是否为整数、以及每秒数据位数是否为完成量...

【技术特征摘要】
1.基于GPU的VDIF格式数据异构并行编帧方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、主机通过图形处理器GPU以多通道方式接收输入数据，并获取输入参数；所述所述输入数据的数据形式为信道化后的浮点数；所述输入参数包括量化位数nbits、带宽BW、通道数nchan、帧长frameL以及数据类型isCom；
根据所述输入参数计算过程参数，包括完成量化位数completesample、数据采样率sampleRate以及每秒量化后字节数；
计算VDIF格式数据的帧头参数中的初始时标；
步骤二、计算输入数据的每秒帧数和每秒数据位数，并判断输入数据每秒内帧数是否为整数、以及每秒数据位数是否为完成量化位数的整数倍；
若二者均为是，则根据所述帧头参数依据VDIF规范数据帧帧头格式创建帧头，执行步骤三；否则结束本次编帧；
步骤三、根据需求，选择单通道单数据线程模式或者多通道单数据线程模式；
若选择单通道单数据线程模式，则执行如下流程S101～S105：
S101、主机控制GPU对多通道的输入数据进行缓存；
S102、主机控制GPU构建与通道数nchan相同数量的流stream，为量化编帧流，GPU将每个通道的输入数据对应分配给不同的量化编帧流stream，即每个量化编帧流控制一个数据线程datathread；此处数据线程表示来自同一个通道的数据序列；
S103、GPU中启动设定数量的线程并行执行量化编帧核函数，完成对对应通道的数据序列的逐点量化，每个数据点量化后为nbits位，其中线程的数量与输入数据中数据点数量相同；
将本步骤中数据点的量化结果拼接为字节，将字节合并成字，得到单通道单数据线程量化结果，量化完成；
量化完成后，按照帧长frameL将单通道单数据线程量化结果与帧头拼接，得到每个单通道单数据线程数据帧结果，所有单通道单数据线程数据帧结果为单通道单数据线程量化编帧结果；
S104、主机判断GPU的已输入数据是否全部量化完成；
若是，主机从GPU读取已输入数据的单通道单数据线程量化编帧结果，写入量化编帧结果文件，执行S105；
否则，根据剩余已输入数据更新帧头参数中的变量，得到新的帧头并返回S103；
其中VDIF格式数据的帧头参数中的变量，包括当前时刻的积秒、当前帧在当前秒内的帧序号以及当前数据线程datathread的序号；
S105、主机判断本次数据输入过程是否完成；若是，则结束本次编帧；否则，根据后续输入数据更新帧头参数中的变量，得到新的帧头，返回S103；
若选择多通道单数据线程模式，则执行如下流程S201～S205：
S201、主机控制GPU对多通道的输入数据进行缓存；
S202、主机根据通道数nchan控制GPU进行数据转置；
所述GPU根据所述通道数nchan，将输入数据初始的按通道行优先存储转置为按通道列优先存储，则输入数据经数据转置后，由并行的多路数据变为数据按列存储的二维数据矩阵；
S203、所述GPU针对所述二维数据矩阵针对性开辟二维CUDA线程块，二维CUDA线程块中的每个线程执行量化编帧核函数，一个线程对应完成对一个数据点的量化，每个数据点的量化结果为nbits位；
二维CUDA线程块中的所有线程执行完成后，按照所述完成量化位数completesample将本步骤中的数据点的量化结果拼接成字节，并按字节合并成字，得到多通道单数据线程量化结果，则量化完成；
量化完成后，按帧长frameL将多通道单数据线程量化结果与帧头拼接，得到每个多通道单数据线程数据帧结果，所有多通道单数据线程数据帧结果组成多通道单数据线程的量化编帧结果；
S204、主机判断GPU的已输入数据是否全部量化完成；
若是，则从GPU读取已输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏，焦义文，陈永强，吴涛，杨文革，刘燕都，李贵新，史学书，陈雨迪，卢志伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：北京;11