一种基于异构加速平台的二维相位解缠绕方法

摘要

本发明设计了一种基于异构加速平台的二维相位解缠绕方法。在Branch cut步骤中加入了局部匹配，克服了并行实现的瓶颈；在算法的FloodFill步骤中使用Block的动态组织方式，解决了数据依赖；通过合并和压缩存储、创造数据的伪边界等优化方法，提高了执行速度，更大化地利用了硬件资源。本发明满足了二维相位解缠绕算法的实时性要求，也对并行编程和克服数据依赖提供了一定的指导意义。

主权项

一种基于异构加速平台的二维相位解缠绕方法，其特征在于：所述方法各个步骤均在异构加速平台上实现，实现步骤如下：(1)异构加速平台上定义相位数据中不一致的点，即Residue值为+/‑1的点；(11)把相位数据分块，读入共享内存，线程组(Block)中的每个线程计算一个点的Residue值，并保存；为了保证每个Block的最后一行和最后一列能按照一样的规则计算，每个Block需要多读入一行和一列数据；(12)在求出Residue值之后，进行寻找并匹配偶极子操作(Dipole cut)，所述偶极子是指相邻并且有着相反极性的Residue值的点，如果该点的Residue值为+1，在该点周围寻找极性相反的点，如果有极性相反的点，则这两个点标记为BranchCut点，并分别把这两个对应的Residue值标记为+2或者‑2，得到Residue数据；(2)异构加速平台上匹配不一致点的过程，即Branch cut步骤，该步骤分为两个过程：局部匹配和全局匹配；(21)首先进行局部匹配，把Residue数据分块后读入共享内存，在每一个Block内进行Branch cut操作，先由Residue值为+1的去寻找最近Residue值极性为负(‑1、‑2)的点或者数据边界，直到超过搜索范围；同步操作之后再由‑1的点去寻找极性为正的点，每一个Block多读N圈的Residue输入数据，即上下左右各多读N行，N为一个正整数参数，提高精度；如果该Block有Residue值非0的点未匹配，则把对各Block的标识(BlockFlag)写为+1或者‑1，其极性跟Residue值极性相同；(22)然后进行全局匹配，全局匹配与局部匹配使用一样的线程配置，采用一个线程读取BlockFlag标志，如果该BlockFlag标志为0，则结束；如果该BlockFlag标志不为0就说明该Block需要进行全局匹配；全局匹配过程时，若BlockFlag值为+1，则找到最近的BlockFlag为‑1或者边界上的Block，计算它们之间的最远距离和最近距离作为搜索范围，在该范围中肯定能找到匹配的点，得到匹配后的BranchCut数据，BranchCut即各个点经过Branch cut操作后的值；（3）在异构加速平台上实现FloodFill步骤，输出解缠绕后的相位数据，具体实现如下：输入匹配后的BranchCut数据，BranchCut数据中选取种子点作为起始点，标记为已经被解缠绕；所述种子点不能是被Branch cut的点，通过有限次重启设备函数Kernel，以一种动态的Block的组织方式把种子状态从中心往四周扩散；其中在Block内部，每个线程一次处理一行或者一列数据，然后四个方向，即从左到右、从上到下、从右到左、从下到上依次进行解缠绕处理，一个线程处理一行或一列后进行解缠绕处理需要一次同步，直到整个Block中没有需要被解缠绕的点时停止迭代，输出解缠绕后的相位数据。