一种多GPU平台的Cooley-Tukey FFT算法高性能优化方法技术

技术编号:41789076 阅读:45 留言:0更新日期:2024-06-24 20:16
本发明专利技术属于并行计算领域,公开了一种多GPU平台的Cooley‑Tukey FFT算法高性能优化方法。包括如下步骤:搭建MGPUsim系统环境;确定FFT的长度和基数,确保输入序列长度为2的幂次方;将位反转操作分解为独立的任务,并通过OpenCL框架进行并行处理;通过查表、预计算来减小生成旋转因子和蝶形网络的计算开销;采用混合并行和串行计算重构蝶形网络;性能分析和调试,多次迭代进行优化。本发明专利技术旨在解决大规模数据处理需求,优化后的算法能够更有效地利用多GPU平台的并行计算能力,提升计算效率,适应大规模数据处理需求,从而解决了传统FFT算法特别是Cooley‑Tukey FFT算法在大数据环境下的性能不足问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及并行计算领域,尤其涉及cooley-tukey fft算法在多gpu平台的性能优化。


技术介绍

1、由于gpu在并行计算方面的优势,许多应用开始采用gpu来加速计算任务,尤其是涉及大规模数据集和复杂计算的任务;随着任务的复杂性和数据集的增大,单一gpu的计算能力可能无法满足要求;因此,多gpu系统应运而生,它们能够同时处理多个计算任务,提高整体计算性能;多gpu系统背后的基本原理是并行计算,通过同时利用多个gpu,可以将计算任务划分为更小的子任务,并在不同的gpu上并行执行,这与分布式计算的理念相符,多gpu系统可视为一种在单个计算机内部实现的分布式计算。快速傅里叶变换(fft)是一种用于快速计算序列的离散傅里叶变换(dft)或其逆变换的方法,通过将dft矩阵分解为稀疏因子的乘积,fft实现了对信号从时间或空间域到频域的高效转换,以及逆过程的计算,这种分解使得fft能够将dft的计算复杂度从平方级别(o(n^2))降低到线性对数级别(o(n logn)),其中n为数据大小。fft在工程、科学和数学领域得到广泛应用。其基本思想在1965年变得流本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多GPU平台的Cooley-Tukey FFT算法高性能优化方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种多GPU平台的Cooley-Tukey FFT算法高性能优化方法,其特征在于,所述的搭建MGPUsim系统环境;在MGPUSim平台上编写程序启动函数main(),并创建一个运行程序来初始化多GPU平台,其中的代码包括GPU驱动的模拟引擎和要运行的基准测试,创建工作负载构造函数并使用“kernels.LoadProgramMemory”来提取内核执行函数,在内核中定义内核参数,并构造内核执行函数。

3.根据权利要求1所述的一种多GPU平...

【技术特征摘要】

1.一种多gpu平台的cooley-tukey fft算法高性能优化方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种多gpu平台的cooley-tukey fft算法高性能优化方法,其特征在于,所述的搭建mgpusim系统环境;在mgpusim平台上编写程序启动函数main(),并创建一个运行程序来初始化多gpu平台,其中的代码包括gpu驱动的模拟引擎和要运行的基准测试,创建工作负载构造函数并使用“kernels.loadprogrammemory”来提取内核执行函数,在内核中定义内核参数,并构造内核执行函数。

3.根据权利要求1所述的一种多gpu平台的cooley-tukey fft算法高性能优化方法,其特征在于,确定fft的长度和基数,确保输入序列长度为2的幂次方;在优化fft算法性能时,首先要考虑选择fft的长度,fft的长度通常应该是输入序列的长度,确保能容纳全部数据,同时,要权衡计算复杂度和硬件平台的限制,避免选择过大的长度导致不必要的计算开销,在多gpu平台上,还需考虑gpu的内存大小和其他硬件限制;选择fft的基数(radix),在多gpu平台上,选择适当的基数可以提高并行性能,需要考虑gpu的数量,确保基数能够均匀地分配给每个gpu。此外,基数的选择应该考虑到内存和带宽限制,以及每个子fft的计算效率,以充分发挥gpu的计算资源;确保输入序列长度为2的幂次方:cooley-tukey fft算法通常要求输入序列的长度是2的幂次方。如果输入序列长度不符合这个条件,可以通过补零或截断来调整,在多gpu平台上,确保输入序列长度为2的幂次方可以简化并行计算的实现,充分利用gpu的并行性能,提高整体效率。

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【专利技术属性】
技术研发人员:王耀彬杜茜唐苹苹杨雨鑫彭玉涛
申请(专利权)人:西南科技大学
类型:发明
国别省市:

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