基于異構(gòu)SIMD并行的高分辨率星載SAR快速成像研究.pdf

1、綜合孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)技術(shù)近幾年有了很快的發(fā)展，更高的分辨率以及更大的照射范圍都使地面處理系統(tǒng)面臨著越來越龐大的數(shù)據(jù)量，與此同時，對于SAR數(shù)據(jù)處理的性能和效率的要求也在同時變得更加嚴(yán)格。因此，人們對于SAR快速甚至實時成像系統(tǒng)的研究也越來越深入，各種高性能計算的平臺和方法越來越多地被運用到SAR成像系統(tǒng)中去。
　　在現(xiàn)有的快速SAR成像方法中，利用圖形處理器加速的例子非常多見。

2、傳統(tǒng)的基于GPU的快速SAR成像方法中，GPU由于自身的超多線程、大規(guī)模并行的模式，而被用作SAR成像系統(tǒng)中主要的計算處理器，承擔(dān)算法中主要的甚至所有的計算工作，與此同時，中央處理器(CentralProcessing Unit，CPU)只被用來承擔(dān)一些算法實現(xiàn)過程中輔助性的工作，比如數(shù)據(jù)的讀取與存盤(Input/Output，I/O)，流程控制等工作。因此，傳統(tǒng)的基于GPU的快速SAR成像方法中，CPU的計算資源和計算能力是被低估甚至

3、忽略的。
　　本文設(shè)計了一種基于深度CPU/GPU異構(gòu)協(xié)同并行計算的快速SAR成像方法。通過面向異構(gòu)協(xié)同并行計算的合理分塊以及任務(wù)調(diào)度策略，整個成像算法可以部署到CPU和GPU上協(xié)同并行實現(xiàn)。部署在CPU上的并行任務(wù)，本文首次在多核CPU的基礎(chǔ)上引入基于單指令多數(shù)據(jù)(SingleInstruction Multiple Data，SIMD)架構(gòu)的高級矢量擴(kuò)展指令集(AdvancedVector Extensions，AVX)來進(jìn)行

4、深度的并行優(yōu)化。部署在GPU上的并行任務(wù)部分，借助英偉達(dá)(NVIDIA)的統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu)，本文解決了現(xiàn)有的基于GPU實現(xiàn)的快速SAR成像方法面臨的兩個問題，其一是有限的顯存對SAR回波數(shù)據(jù)量的限制;其二是避免了現(xiàn)有方法中過于頻繁的設(shè)備和主機(jī)之間的內(nèi)存拷貝行為。在此基礎(chǔ)上還運用了很豐富的優(yōu)化策略，比如流技術(shù)，并行流水線等。
　　實驗結(jié)果表明，與基于單核CPU的SAR成像算法相比，本文提出的這種深度CPU/GPU異構(gòu)協(xié)同并行計算的快