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一种偶数基Cooley-Tukey FFT高性能实现方法
被引量：
8
1
作者
龚彤艳
张广婷
+1 位作者
贾海鹏
袁良
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2020年第1期31-39,共9页
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是最重要的基础算法之一,在科学计算、信号处理、图像处理等领域都有着广泛的应用。随着这些应用领域对实时性需求的进一步提高,FFT算法面临着越来越高的性能要求。在现有的FFT算法库中,FFT...
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是最重要的基础算法之一,在科学计算、信号处理、图像处理等领域都有着广泛的应用。随着这些应用领域对实时性需求的进一步提高,FFT算法面临着越来越高的性能要求。在现有的FFT算法库中,FFT算法的求解速度和计算精度受到一定程度的限制,而且也少有研究者对偶数基Cooley-Tukey FFT的高性能实现提出相应的优化策略并对技术进行深入研究。基于此,文中提出了一套针对偶数基的Cooley-Tukey FFT的优化策略和方法。首先构建一个SIMD(Single Instruction Multiple Data)友好、支持混合基的蝶形网络,然后根据偶数基旋转因子特性最大限度地降低蝶形计算的复杂度,接着通过SIMD汇编优化、汇编指令重排及选择、寄存器分配策略制定、高性能矩阵转置算法等方法来优化应用,最后实现一个高性能的FFT算法库。目前,最流行、应用最广的FFT有FFTW和Intel MKL。实验结果表明,在X86计算平台上,新提出的这套针对偶数基Cooley-Tukey FFT的技术所实现的FFT算法库的性能全面优于MKL和FFTW。所提出的这套高性能算法优化和实现技术体系,可推广到除偶数基以外的其他基的实现和优化上,为进一步的研究开发工作奠定一定的基础,进而突破FFT算法在硬件平台上的性能瓶颈,实现一套针对特定平台的高性能FFT算法库。
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关键词
快速傅里叶变换算法
偶数基
蝶形计算
优化
蝶形网络
优化
simd
汇编
优化
高性能FFT库
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职称材料
基于ARM SVE的FFT算法向量化研究
被引量：
2
2
作者
李凤娇
顾乃杰
+1 位作者
齐东升
苏俊杰
《小型微型计算机系统》
CSCD
北大核心
2022年第10期2017-2021,共5页
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是信号处理、图像处理等领域的重要研究工具.可伸缩向量扩展(Scalable Vector Extension,SVE)是ARM处理器推出的基于ARMv8-A体系架构的新一代SIMD指令集,支持位宽为128位-2048位的向量寄存...
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是信号处理、图像处理等领域的重要研究工具.可伸缩向量扩展(Scalable Vector Extension,SVE)是ARM处理器推出的基于ARMv8-A体系架构的新一代SIMD指令集,支持位宽为128位-2048位的向量寄存器和向量长度无关(Vector Length Agnostic,VLA)编程模型,具有很好的数据并行性和软件可移植性,适用于高性能计算、机器学习等领域.目前基于ARM SVE的FFT算法的研究尚未充分挖掘其架构特性和计算资源,本文针对数据规模为2的幂次的一维复数FFT,结合SVE谓词驱动的循环控制、非线性访存、复数运算等特性对算法做出了改进.实验结果表明,与FFTW库基于NEON的向量化实现相比,本算法性能有明显提升,在向量长度为1024位时,平均性能提升5.83倍,最高性能提升9.22倍.
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关键词
FFT
ARM
SVE
simd
汇编
优化
软件性能
优化
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职称材料
题名
一种偶数基Cooley-Tukey FFT高性能实现方法
被引量：
8
1
作者
龚彤艳
张广婷
贾海鹏
袁良
机构
贵州财经大学信息学院
中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室
出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2020年第1期31-39,共9页
基金
国家重点研发计划(2018YFC0809306)
国家自然科学基金青年科学基金(61602443)
国家自然科学基金重点项目(61432018)~~
文摘
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是最重要的基础算法之一,在科学计算、信号处理、图像处理等领域都有着广泛的应用。随着这些应用领域对实时性需求的进一步提高,FFT算法面临着越来越高的性能要求。在现有的FFT算法库中,FFT算法的求解速度和计算精度受到一定程度的限制,而且也少有研究者对偶数基Cooley-Tukey FFT的高性能实现提出相应的优化策略并对技术进行深入研究。基于此,文中提出了一套针对偶数基的Cooley-Tukey FFT的优化策略和方法。首先构建一个SIMD(Single Instruction Multiple Data)友好、支持混合基的蝶形网络,然后根据偶数基旋转因子特性最大限度地降低蝶形计算的复杂度,接着通过SIMD汇编优化、汇编指令重排及选择、寄存器分配策略制定、高性能矩阵转置算法等方法来优化应用,最后实现一个高性能的FFT算法库。目前,最流行、应用最广的FFT有FFTW和Intel MKL。实验结果表明,在X86计算平台上,新提出的这套针对偶数基Cooley-Tukey FFT的技术所实现的FFT算法库的性能全面优于MKL和FFTW。所提出的这套高性能算法优化和实现技术体系,可推广到除偶数基以外的其他基的实现和优化上,为进一步的研究开发工作奠定一定的基础,进而突破FFT算法在硬件平台上的性能瓶颈,实现一套针对特定平台的高性能FFT算法库。
关键词
快速傅里叶变换算法
偶数基
蝶形计算
优化
蝶形网络
优化
simd
汇编
优化
高性能FFT库
Keywords
Fast Fourier transform algorithm
Even basis
Butterfly calculation optimization
Butterfly network optimization
simd
assembly optimization
High performance FFT library
分类号
TP311.52 [自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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职称材料
题名
基于ARM SVE的FFT算法向量化研究
被引量：
2
2
作者
李凤娇
顾乃杰
齐东升
苏俊杰
机构
中国科学技术大学计算机科学与技术学院
中国科学技术大学安徽省计算与通信软件重点实验室
出处
《小型微型计算机系统》
CSCD
北大核心
2022年第10期2017-2021,共5页
基金
国家自然科学基金项目(61573327)资助.
文摘
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是信号处理、图像处理等领域的重要研究工具.可伸缩向量扩展(Scalable Vector Extension,SVE)是ARM处理器推出的基于ARMv8-A体系架构的新一代SIMD指令集,支持位宽为128位-2048位的向量寄存器和向量长度无关(Vector Length Agnostic,VLA)编程模型,具有很好的数据并行性和软件可移植性,适用于高性能计算、机器学习等领域.目前基于ARM SVE的FFT算法的研究尚未充分挖掘其架构特性和计算资源,本文针对数据规模为2的幂次的一维复数FFT,结合SVE谓词驱动的循环控制、非线性访存、复数运算等特性对算法做出了改进.实验结果表明,与FFTW库基于NEON的向量化实现相比,本算法性能有明显提升,在向量长度为1024位时,平均性能提升5.83倍,最高性能提升9.22倍.
关键词
FFT
ARM
SVE
simd
汇编
优化
软件性能
优化
Keywords
FFT
ARM SVE
simd
assembly optimization
software performance optimization
分类号
TP302 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种偶数基Cooley-Tukey FFT高性能实现方法
龚彤艳
张广婷
贾海鹏
袁良
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2020
8
下载PDF
职称材料
2
基于ARM SVE的FFT算法向量化研究
李凤娇
顾乃杰
齐东升
苏俊杰
《小型微型计算机系统》
CSCD
北大核心
2022
2
下载PDF
职称材料
已选择
0
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参考文献
引证文献
统计分析
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