基于MPI和Linux機(jī)群環(huán)境的FFT算法的并行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在數(shù)字時(shí)代，幾乎所有的實(shí)際系統(tǒng)都離不開數(shù)字信號(hào)中的頻域處理?？焖俑道锶~變換是數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)，是頻域處理最常用的方法，得到了廣泛地應(yīng)用。伴隨著通信領(lǐng)域的快速發(fā)展，利用FFT處理的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，利用串行FFT進(jìn)行大數(shù)據(jù)量運(yùn)算耗時(shí)過(guò)久，這已無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)要求。當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量非常大時(shí)，并行計(jì)算是應(yīng)對(duì)運(yùn)算消耗時(shí)間太長(zhǎng)的有效方法，并且機(jī)群系統(tǒng)是并行計(jì)算編程實(shí)現(xiàn)的主流平臺(tái)，那么以機(jī)群系統(tǒng)為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)FFT并行化的研究具有重要的意義。
　　

2、本文首先闡述了課題研究背景意義及主要工作，然后介紹了龐大復(fù)雜的并行計(jì)算相關(guān)知識(shí)中的并行機(jī)體系結(jié)構(gòu)和幾種典型的并行機(jī)系統(tǒng)，在并行機(jī)系統(tǒng)中著重介紹了當(dāng)前的主流平臺(tái)機(jī)群系統(tǒng)，然后詳細(xì)介紹了并行算法相關(guān)理論，分析對(duì)比了幾種并行編程模型，結(jié)合機(jī)群的體系機(jī)構(gòu)選擇了消息傳遞編程模型，并選擇了其中應(yīng)用更為廣泛的MPI作為通信標(biāo)準(zhǔn)。基于理論研究，利用實(shí)驗(yàn)室條件分別具體實(shí)現(xiàn)了基于Windows和Linux兩種操作系統(tǒng)環(huán)境下的PC機(jī)群的搭建。接著對(duì)FFT算法

3、的原理進(jìn)行研究，主要研究了FFT算法的蝶式運(yùn)算結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)胖二叉樹網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)兩者之間相似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了基于胖二叉樹邏輯結(jié)構(gòu)將FFT并行化的思路，在理論上詳細(xì)分析了此并行化思路的可行性，并基于MPI進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)。
　　在實(shí)驗(yàn)部分，本文首先介紹了所利用的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，然后將并行編程實(shí)現(xiàn)的FFT并行算法和串行算法在曙光集群TC5000進(jìn)行了多組多次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較了在不同處理數(shù)據(jù)量的情況下并行FF