14 августа 2011 г.

Вычисление БПФ на GPU с использованием Java и CUDA

В последнее время у меня на работе встала задача создания спектрограмм для довольно большого объема данных. Главным инструментом для этого является алгоритм Быстрого Преобразования Фурье. На сегодняшний день для Java написано уже множество библиотек, реализующих вычисление БПФ и другие математические инструменты, например, мне нравится Commons Math от Apache project. Но для того, чтобы обрабатывать большие объемы данных с помощью этой библиотеки за более или менее разумное время, нужна довольно мощная и недешевая машина, которой у меня нет. Поэтому я и обратил свой взор на технологию NVIDIA CUDA, которая позволяет очень шустро производить расчеты с плавающей точкой на чипе видеокарты. А, как известно, БПФ это очень даже плавающая точка :) Вдвойне приятно то, что хорошие люди уже давно написали Java-интерфейс JCuda для нативной библиотеки CUDA. И ещё больше я обрадовался, когда обнаружил, что библиотека CUDA имеет в своем составе модуль CUFFT, который предоставляет средства для расчета БПФ, использующие по полной программе возможности видеокарты для выполнения параллельных вычислений с плавающей точкой.

CUDA поддерживается видеокартами NVIDIA GeForce начиная с чипа G80, т.е. с восьмой серии. Машина, на которой я тестирую в данный момент связку Java + CUDA довольно старенькая и имеет на борту процессор AMD Athlon X2 4200+, видеокарту NVIDIA GeForce 8800 GTS 640 Mb, всего 2 Gb оперативной памяти и управляется операционной системой openSUSE 11.4.