[发明专利]向量处理器中基于SIMD的并行FFT/IFFT蝶形运算方法及装置

权利要求书

1.一种向量处理器中基于SIMD的并行FFT/IFFT蝶形运算方法，其特征在于，步骤为：

（1）将待运算的N=2ⁿ点存储在向量存储器中，按照蝶形运算总级数n将N点FFT蝶形运算分成多个段，每段分成2N/M个蝶形运算组，每个蝶形运算组包括多级蝶形运算；其中N为待计算的FFT点数，M为SIMD向量处理器的宽度；

（2）每次从向量存储器中加载一个蝶形运算组进行运算并将结果存储回向量存储器中，其中每一级的蝶形运算并行执行；执行每一级蝶形运算时，将目的寄存器中的向量数据以固定模式进行混洗后与对应的常复数系数进行相乘，相乘后的结果进行复数的加和减运算，得到一级蝶形运算的运算结果；

（3）将2N/M个蝶形运算组的运算结果进行级联，构成一段蝶形运算结果并作为下一段蝶形运算的数据输入，返回执行步骤（2）直至完成所有段的蝶形运算。

2.根据权利要求1所述的向量处理器中基于SIMD的并行FFT/IFFT蝶形运算方法，其特征在于，所述步骤（1）的具体实施步骤为：

（1.1）将N=2ⁿ点FFT蝶形运算分成H段，其中前1～H-1段中每段包含N/2M个基-2^b目标蝶形运算组，每个目标蝶形运算组包含b=log₂2M级蝶形运算，第H段包含N/2^d个基-2^d蝶形运算组，且每个蝶形运算组包含d=n-(H-1)*b级蝶形运算，其中d<b；

（1.2）将第H段中的N/2^d个基-2^d蝶形运算组分为N/2M个目标蝶形运算组，每2M/2^d个基-2^d蝶形运算组组成一个目标蝶形运算组，每个目标蝶形运算组包含d级蝶形运算。

3.根据权利要求2所述的向量处理器中基于SIMD的并行FFT/IFFT蝶形运算方法，其特征在于，所述步骤（2）的具体实施步骤为：

（2.1）设置运算模式参数L，当执行FFT运算时，L=0；当执行IFFT运算时，L=1，每个目标蝶形运算组输入2M个数据且输出2M个数据；

（2.2）加载向量存储器中第一个目标蝶形运算组的2M个数据至第一目的寄存器中；

（2.3）将第一目的寄存器中的向量数据以固定模式进行混洗后与对应的常复数系数进行相乘，相乘后的结果中每相邻两个数据进行复数的加和减运算后将结果写入第一目的寄存器中，完成一级蝶形运算；返回步骤（2.3）执行下一级蝶形运算，总计循环执行NUM次后转入执行步骤（2.4），其中当处于第1～H-1段运算时，NUM=log₂2M，当处于第H段运算时，NUM=n-(H-1)*b；

（2.4）加载段间复数旋转因子并存储到第二目的寄存器中，将第一目的寄存器和第二目的寄存器中数据进行复数乘法并将结果存储到第一目的寄存器中，完成一个目标蝶形运算组内的蝶形运算，并将第一目的寄存器中的2M个计算结果存储回向量存储器中。

4.根据权利要求3所述的向量处理器中基于SIMD的并行FFT/IFFT蝶形运算方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用一条指令完成一个蝶形运算组内的一级蝶形运算，每条指令指定每级蝶形运算对应的常复系数，顺序执行NUM条指令后完成一个蝶形运算组内的蝶形运算，其中当处于第1～H-1段运算时，NUM=log₂2M，当处于第H段运算时，NUM=n-(H-1)*b。

5.根据权利要求1所述的向量处理器中基于SIMD的并行FFT/IFFT蝶形运算方法，其特征在于，所述步骤（2）中固定模式进行混洗的方法为：将输入数据按照0～2M-1顺序编号并进行重排序，将编号为m的数据调整至编号为[(2m+m/M)mod2M]的位置，其中m/M为取整运算，mod表示取模运算。