[发明专利]基于国产申威26010处理器的基2一维FFT的高性能实现方法

权利要求书

1.一种基于国产申威26010处理器的基2一维FFT的高性能实现方法，其特征在于：所述方法基于国产申威26010处理器的一个核组，所述核组由一个主核与64个从核组成，所述方法以接口层、主核层、从核层和核心层的四层结构框架进行FFT处理；接口层和主核层为主核上操作且操作输入输出数据存储于主核内存，从核层和核心层为从核上操作，且操作输入输出数据存储于从核局存LDM，即Local Direct Memory；具体实现如下：

(1)接口层建立输入数据的描述符；所述描述符设置FFT计算的基本信息，所述基本信息包括FFT计算中输入序列的数据维度、数据规模、数据精度以及变换类型；所述数据维度为一维，所述数据规模为2的幂，所述数据精度包括64位双精度数据与32位单精度数据，所述变换类型为复数到复数的变换，即输入输出数据皆为复数；；

(2)基于步骤(1)所述描述符信息，当输入数据规模N小于等于256时，主核层直接对输入序列进行FFT计算；当输入数据规模N大于等于512时，主核层设计基于两层分解的算法结构对输入序列进行分解，分解结果为多个小因子序列，小因子数据规模小于等于32，则输入序列的FFT计算转化为多个小因子序列的FFT计算，小因子序列的FFT计算在从核上执行；此外，不计输入数据规模N的大小，主核层负责FFT计算过程中所必需的旋转因子序列ω_N的计算，ω_N为不同n,l数值下旋转因子的统一表达方式，主核层直接计算数据为旋转因子n表示输入序列中数据的下标，l表示输出序列中数据的下标，下标即为序列中某一数据于序列中的位置序号；存放于临时数组中，作用于核心层小因子序列的FFT计算；

(3)主核上操作完毕之后，从核层发起DMA，即直接内存访问Direct Memory Access，读取主核内存数据至从核LDM中，然后从核对LDM数据进行小因子序列的FFT计算，最后DMA将从核LDM内的FFT计算结果写入主核内存；

(4)根据步骤(3)所述的从核对LDM数据进行小因子序列的FFT计算，此计算操作由核心层完成，核心层基于256位SIMD进行向量化运算的小因子优化函数进行小因子序列的FFT计算；SIMD为单指令流多数据流，256位SIMD表示一条指令同时处理256位数据，即FFT计算粒度为256位向量数据；此外，各从核分别进行小因子序列的FFT计算，计算结果存储于各自的LDM中。

2.权利要求1所述的基于国产申威26010处理器的基2一维FFT的高性能实现方法，其特征在于：所述步骤(2)中当输入数据规模N大于等于512时，主核层设计基于两层分解的算法结构对输入序列进行分解，该基于两层分解的算法基于迭代的Stockham计算框架，将输入序列分解为一系列的小因子序列，分解规则为库利-图基即Cooley-Turkey算法；Stockham计算框架首先基于N＝N₁*...*N_i*...*N_m的分解模式使用迭代的方法进行分解，其中i＝1,2,...,m，之后对数据N_i的处理分为两种情况：

(11)当数据规模N_i为小因子数据规模时，则不再进行分解，即只进行一层分解；

(12)当数据规模N_i大于小因子数据规模时，则递归地基于N_i＝f₁*...*f_k*...的分解模式进行二层分解，其中k＝1,2,...，且分解时确保f_k为小因子数据规模，则输入序列被分解为多个小因子序列。

3.根据权利要求1所述的基于国产申威26010处理器的基2一维FFT的高性能实现方法，其特征在于：步骤(3)所述的从核层发起DMA，读取主核内存数据至从核LDM中的具体情况如下：

(21)从核层发起DMA读取主核内存数据时，数据传输的起始地址满足128字节对齐且传输量至少为256字节的倍数；

(22)从核层读取数据至从核LDM时，依据主核输入数据规模，当输入数据规模N大于等于512且小于等于2048时，8个从核LDM均匀分担DMA读取的主核内存数据；当输入数据规模N大于等于4096时，64个从核LDM均匀分担DMA读取的主核内存数据。