論文：并行計算方法與應(yīng)用

文章編號：1007-9416(2014)NVIDIA將其GPU大規(guī)模投入科學(xué)計算領(lǐng)域時，提出CUDA編程模型以輔助編程人員控制任務(wù)在CPU-GPU異構(gòu)并行系統(tǒng)的分解與計算。分為三步：①CPU將原始數(shù)據(jù)經(jīng)PCI-E總線拷貝至GPU;②數(shù)據(jù)在GPU上進(jìn)行加速處理；③處理結(jié)果再由PCI-E總線拷貝回CPU。使用OpenCL編程，可以實現(xiàn)可在不同平臺上移植的并行加速代碼，如設(shè)計同一OpenCLGPU程序可適用于AMDGPU、NVIDIAGPU。傳輸系統(tǒng)識別是衛(wèi)星通信偵察中的重要環(huán)節(jié)，以VSAT通信目標(biāo)系統(tǒng)識別為例，通過采用已知傳輸系統(tǒng)特征字(譬如有LinkWay、LinkWayS2、LinkStar和SkyWan等四種傳輸系統(tǒng)特征字)匹配信號至碼流文件末仍未判別成功，則視其為未知傳輸系統(tǒng)。特征字匹配過程并非大規(guī)模數(shù)據(jù)計算模塊，而不同傳輸系統(tǒng)的特使用MPI進(jìn)行并發(fā)式設(shè)計：創(chuàng)建四個MPI進(jìn)程，每個進(jìn)程負(fù)責(zé)一種傳輸系統(tǒng)特征字的匹配；同時，運用MPIAbort()接口，在某一進(jìn)程判別成功后，可調(diào)用該接口以終結(jié)所有MPI進(jìn)程。原串行識別與MPI該VSAT通信目標(biāo)系統(tǒng)識別算法由其特性所限，并GPU上使用CUDA技術(shù)進(jìn)行并行開發(fā)，并且MPI并發(fā)程序設(shè)計相對CUDA更程后進(jìn)程間的通信問題，不可避免地產(chǎn)生了通信開銷，導(dǎo)致實際加速表中，"第n組10000字節(jié)"項是指使用已知傳輸系統(tǒng)特征字在匹配碼流文件中第n組10000字節(jié)數(shù)據(jù)時，得到匹配成功結(jié)果，即識別出其所屬的傳輸系統(tǒng)。合并DFT運算中的某些項，將長序列DFT轉(zhuǎn)換為短序列DFT,從而減和頻率抽選法(DFT,Decimation-In-Frequency)兩類，本文選擇DIT方法進(jìn)行并行化設(shè)計。DIT-FFT將計算最終表示為若干個蝶形運算，見圖3所示，假設(shè)進(jìn)行N點FFT,其中N=2M,則共有M級蝶形，每級N/2個蝶形，每個蝶形有1次復(fù)數(shù)乘法，2次復(fù)數(shù)加法，最終將運算量縮小了2N/log2NDIT-FFT可采用原位計算思想，即每一級蝶形運算中，每個蝶形的兩個輸入數(shù)據(jù)只對計算本蝶形有用，與其它蝶形形因子運算獨立性，可將每個蝶形運算(兩個點的FFT)賦予一個線程執(zhí)行。片上存儲(共享內(nèi)存)空間所限，需將一維FFT點抽象為二維矩陣形所設(shè)計并發(fā)程序理論上最多可計算256M個點的FFT,但由于GPU而AMDRadeonE6760GPU最多可計算32M個點的FFT。其與C串行時4結(jié)語本文以特征匹配識別算法和FFT計算為例，