计算机科学与探索

作者：郭金鑫, 张广婷, 张云泉, 陈泽华, 贾海鹏

单位：1. 太原理工大学 大数据学院,太原 0300242. 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,北京 100190

关键词：快速傅里叶变换（FFT）,ARMv8,X86-64,FFTW,SIMD优化

基金：国家重点研发计划(2017YFB0202105);国家重点研发计划(2016YFB0200803);国家重点研发计划(2017YFB0202302);国家自然科学基金(61972376);北京市自然科学基金(L182053)

快速傅里叶变换（FFT）算法是处理器基础软件生态的重要组成部分,在工程、科学、物理和数学等领域的应用十分广泛,且这些领域对FFT算法的性能也提出了越来越高的要求。研究FFT算法在ARMv8和X86-64上的高性能实现特别是大基高性能的实现,提高FFT算法的计算性能日益重要。针对ARMv8和X86-64计算平台的架构特征,研究FFT算法的高性能实现和优化方法。通过蝶形网络优化、大基网络级数降低、大基蝶形计算优化、SIMD汇编优化以及寄存器使用策略优化等方法的应用,有效提升了FFT算法的性能,特别是提升了FFT大基的计算性能,解决了寄存器不够用的性能瓶颈,并最终总结了一套Cooley-Tukey FFT算法的高性能实现策略和优化方案。实验结果表明,在ARM、X86-64处理器上,实现的FFT算法,较ARMPL、Intel MKL和FFTW性能有明显提升,较中小基性能也有明显提升。

来源：2022年第6期

《计算机科学与探索》期刊编辑部

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