基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能实现方法技术

本发明专利技术提出基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能实现方法，其基于国产众核处理器平台，将模拟信号进行模数转换后得到输入数据，控制核心使用消息传递接口将输入数据分配至四个核组中，在输入数据的前端补充M

【技术实现步骤摘要】
基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能实现方法


[0001]本专利技术涉及有限长冲激响应滤波器领域，具体是基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能实现方法。

技术介绍

[0002]数字滤波器是数字信号处理领域里应用最广泛的算法之一，因其具有稳定性强、线性相位严格以及硬件易实现等优点在语音和图像处理、多媒体应用等方面都有许多应用。
[0003]FIR滤波器计算即为滤波器系数与输入信号完成卷积的过程，由于输入数据长度N通常远大于滤波器系数长度M，利用重叠保留法可解决直接卷积产生的计算资源浪费问题。根据重叠保留法，将输入的数据划分成R块大小为L的数据块，每个子分块需将上个子分块的最后M
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1个点加入，共进行R次单块长度为F＝L+M
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1的FIR滤波计算(第一个子分块的前M
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1个点全部为0)。根据循环卷积定理，两个序列圆周卷积结果的快速傅里叶变化(Fast Fourier Transform，FFT)等于此两序列快速傅里叶变换结果的乘积。当单块FIR滤波器的长度为F时，满足线性卷积与圆周卷积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能实现方法，国产众核处理器包括四个核组，每个核组里有1个控制核心和64个运算核心，其特征在于:包括以下步骤：S1、将模拟信号进行模数A
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D转换后得到输入数据，包括长度为M的滤波器系数h[M]，输入数据长度为N；S2、利用控制核心读入步骤1的输入数据并使用消息传递接口MPI将输入数据分配至四个核组中，在输入数据的前端补充M
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1个零值；在控制核心中，计算旋转因子W，对滤波器系数h[M]进行末尾补零至128点后进行快速傅里叶变换FFT计算获得结果H，使用直接存储访问DMA将旋转因子W和快速傅里叶变换FFT的计算结果H传输至所有运算核心；S3、每个核组中，将步骤S1输入数据划分成R块大小为L的数据块后，将上个子块的最后M
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1个点加入，再分别进行R次单块长度为F＝L+M
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1的FIR滤波器计算，第一个子块的前M
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1个点全部为0，按照输入顺序将连续的4*F点数据传入至各个运算核心；共传输M
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1+4*L个点的数据，其中包含4*L个有效计算输入数据的FIR滤波计算结果；当每个核组中的64个运算核心都成功接收到数据后，单轮数据的传输完成；S4、每个运算核心接收到步骤3所传输的单轮次数据后，开始计算单轮次FIR滤波器，同时进行上一轮次FIR滤波器结果的直接存储访问DMA写回和下一轮次输入数据的直接存储访问DMA读入；每个运算核心在接收到数据后，利用单指令流多数据流SIMD技术，会将步骤3中输出的4*F点数据存入向量型变量数组中，再同时进行4组快速傅里叶变换FFT的计算，然后将输入信号和滤波器系数h[M]的快速傅里叶变换FFT结果相乘后，进行离散傅里叶反变换得到单次计算的结果；每个核组中的运算核心单轮FIR滤波器计算完成后，舍弃每个长度为F的子分块的前M
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1个数，将输出结果y[4*L]使用直接存储访问DMA传输回控制核心中；S5、对步骤1的输入数据重复步骤S3和步骤S4的操作，直至完成对所有输入数据的处理，每轮次的运算结果y[4*L]在控制核心中按顺序存入y[N]，得到N点滤波器最终的运算结果y[N]。2.根据权利要求1所述的基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能实现方法，其特征在于：步骤S3中所述输入数据划分成R块大小为L的数据块，为将大点数的FIR滤波器划分成多个相同大小的小点数FIR滤波器，调用256个运算核心并行计算小点数FIR滤波器，选择128点作为小块FIR滤波器的长度F，每个长度为F的FIR滤波器分块所处理的有效输入数据长度为L，输入数据划分的总分块数R由输入数据量决定，运算核心需要计算的总轮次为3.根据权利要求2所述的基于国产众核处理器的FIR滤波器高性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，杨昕瑶，郭俊，张鲁飞，吴东，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：