六边形区域快速傅里叶变换的CUDA-MPI算法及其实现

摘要：

本文研究六边形区域上快速傅里叶变换(FFTH)的CUDA-MPI算法及其实现.首先,我们通过充分利用CUDA的层次化并行机制及其库函数,设计了FFTH的高效率的CUDA算法.对于规模为3×20482的双精度复数类型数据,我们设计的CUDA程序与CPU串行程序相比可以达到12倍加速比,如果不计内存和显存之间的数据传输,则加速比可达40倍;其计算效率与CUFFT所提供的二维方形区域FFT程序的效率基本一致.在此基础上,我们通过研究GPU上分布式并行数据的转置与排序算法,优化设计了FFTH的CUDA-MPI算法.在3×81922的数据规模、10节点×6GPU的计算环境下,我们的CUDA-MPI程序与CPU串行程序相比达到了55倍的加速；其效率比MPI并行版FFTW以及基于CUFFT本地计算和FFTW并行转置的方形区域并行FFT的效率都要高出很多.FFTH的CUDA-MPI算法研究和测试为大规模CPU+GPU异构计算机系统的可扩展新型算法的探索提供了参考.

关键词：六边形区域快速傅里叶变换、CUDA-MPI算法、并行排序

所属期刊栏目：33

分类号：TP3;TV5

资助基金：国家自然科学基金10971212,91130014

在线出版日期：2012-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：59-72