16 БПФ очень мало. Вы обнаружите, что FFT меньше, чем, скажем, 64, будут жестко запрограммированными ассемблерами без циклов, чтобы получить максимально возможную производительность. Это означает, что они могут быть очень восприимчивы к изменениям в наборах команд, оптимизации компилятора, даже к 64 или 32-битным словам.
Что происходит, когда вы запускаете тест с размерами БПФ от 16 до 1048576 со степенью 2? Я говорю это как особая жестко запрограммированная процедура asm в Linux, возможно, не лучшая оптимизированная для вашей машины, тогда как вам, возможно, повезло с реализацией Windows для этого конкретного размера. Сравнение всех размеров в этом диапазоне даст вам лучшее представление о производительности Linux и Windows.
Вы калибровали FFTW? При первом запуске FFTW определяет самую быструю реализацию для каждой машины, однако, если у вас есть специальные наборы команд, или кэш определенного размера, или другие функции процессора, это может оказать существенное влияние на скорость выполнения. В результате выполнения калибровки будет проверяться скорость различных подпрограмм FFT и выбираться самый быстрый в зависимости от размера для вашего конкретного оборудования. Калибровка включает в себя многократное вычисление планов и сохранение сгенерированного файла FFTW «Мудрость». Сохраненные данные калибровки (это длительный процесс) могут быть использованы повторно. Я предлагаю сделать это один раз, когда ваше программное обеспечение запускается и повторно использовать файл каждый раз. Я заметил улучшение производительности в 4-10 раз для определенных размеров после калибровки!
Ниже приведен фрагмент кода, который я использовал для калибровки FFTW для определенных размеров. Обратите внимание, что этот код дословно вставлен из библиотеки DSP, над которой я работал, поэтому некоторые вызовы функций относятся к моей библиотеке. Я надеюсь, что конкретные вызовы FFTW будут полезны.
// Calibration FFTW
void DSP::forceCalibration(void)
{
// Try to import FFTw Wisdom for fast plan creation
FILE *fftw_wisdom = fopen("DSPDLL.ftw", "r");
// If wisdom does not exist, ask user to calibrate
if (fftw_wisdom == 0)
{
int iStatus2 = AfxMessageBox("FFTw not calibrated on this machine."\
"Would you like to perform a one-time calibration?\n\n"\
"Note:\tMay take 40 minutes (on P4 3GHz), but speeds all subsequent FFT-based filtering & convolution by up to 100%.\n"\
"\tResults are saved to disk (DSPDLL.ftw) and need only be performed once per machine.\n\n"\
"\tMAKE SURE YOU REALLY WANT TO DO THIS, THERE IS NO WAY TO CANCEL CALIBRATION PART-WAY!",
MB_YESNO | MB_ICONSTOP, 0);
if (iStatus2 == IDYES)
{
// Perform calibration for all powers of 2 from 8 to 4194304
// (most heavily used FFTs - for signal processing)
AfxMessageBox("About to perform calibration.\n"\
"Close all programs, turn off your screensaver and do not move the mouse in this time!\n"\
"Note:\tThis program will appear to be unresponsive until the calibration ends.\n\n"
"\tA MESSAGEBOX WILL BE SHOWN ONCE THE CALIBRATION IS COMPLETE.\n");
startTimer();
// Create a whole load of FFTw Plans (wisdom accumulates automatically)
for (int i = 8; i <= 4194304; i *= 2)
{
// Create new buffers and fill
DSP::cFFTin = new fftw_complex[i];
DSP::cFFTout = new fftw_complex[i];
DSP::fconv_FULL_Real_FFT_rdat = new double[i];
DSP::fconv_FULL_Real_FFT_cdat = new fftw_complex[(i/2)+1];
for(int j = 0; j < i; j++)
{
DSP::fconv_FULL_Real_FFT_rdat[j] = j;
DSP::cFFTin[j][0] = j;
DSP::cFFTin[j][1] = j;
DSP::cFFTout[j][0] = 0.0;
DSP::cFFTout[j][1] = 0.0;
}
// Create a plan for complex FFT.
// Use the measure flag to get the best possible FFT for this size
// FFTw "remembers" which FFTs were the fastest during this test.
// at the end of the test, the results are saved to disk and re-used
// upon every initialisation of the DSP Library
DSP::pCF = fftw_plan_dft_1d
(i, DSP::cFFTin, DSP::cFFTout, FFTW_FORWARD, FFTW_MEASURE);
// Destroy the plan
fftw_destroy_plan(DSP::pCF);
// Create a plan for real forward FFT
DSP::pCF = fftw_plan_dft_r2c_1d
(i, fconv_FULL_Real_FFT_rdat, fconv_FULL_Real_FFT_cdat, FFTW_MEASURE);
// Destroy the plan
fftw_destroy_plan(DSP::pCF);
// Create a plan for real inverse FFT
DSP::pCF = fftw_plan_dft_c2r_1d
(i, fconv_FULL_Real_FFT_cdat, fconv_FULL_Real_FFT_rdat, FFTW_MEASURE);
// Destroy the plan
fftw_destroy_plan(DSP::pCF);
// Destroy the buffers. Repeat for each size
delete [] DSP::cFFTin;
delete [] DSP::cFFTout;
delete [] DSP::fconv_FULL_Real_FFT_rdat;
delete [] DSP::fconv_FULL_Real_FFT_cdat;
}
double time = stopTimer();
char * strOutput;
strOutput = (char*) malloc (100);
sprintf(strOutput, "DSP.DLL Calibration complete in %d minutes, %d seconds\n"\
"Please keep a copy of the DSPDLL.ftw file in the root directory of your application\n"\
"to avoid re-calibration in the future\n", (int)time/(int)60, (int)time%(int)60);
AfxMessageBox(strOutput);
isCalibrated = 1;
// Save accumulated wisdom
char * strWisdom = fftw_export_wisdom_to_string();
FILE *fftw_wisdomsave = fopen("DSPDLL.ftw", "w");
fprintf(fftw_wisdomsave, "%s", strWisdom);
fclose(fftw_wisdomsave);
DSP::pCF = NULL;
DSP::cFFTin = NULL;
DSP::cFFTout = NULL;
fconv_FULL_Real_FFT_cdat = NULL;
fconv_FULL_Real_FFT_rdat = NULL;
free(strOutput);
}
}
else
{
// obtain file size.
fseek (fftw_wisdom , 0 , SEEK_END);
long lSize = ftell (fftw_wisdom);
rewind (fftw_wisdom);
// allocate memory to contain the whole file.
char * strWisdom = (char*) malloc (lSize);
// copy the file into the buffer.
fread (strWisdom,1,lSize,fftw_wisdom);
// import the buffer to fftw wisdom
fftw_import_wisdom_from_string(strWisdom);
fclose(fftw_wisdom);
free(strWisdom);
isCalibrated = 1;
return;
}
}
Секретный соус заключается в создании плана с использованием флага FFTW_MEASURE, который конкретно измеряет сотни подпрограмм, чтобы найти самый быстрый для вашего конкретного типа FFT (реальный, сложный, 1D, 2D) и размера:
DSP::pCF = fftw_plan_dft_1d (i, DSP::cFFTin, DSP::cFFTout,
FFTW_FORWARD, FFTW_MEASURE);
Наконец, все тесты производительности также должны выполняться с одним этапом плана FFT вне выполнения, вызываемого из кода, который компилируется в режиме выпуска с оптимизацией и отсоединяется от отладчика. Тесты должны выполняться в цикле со многими тысячами (или даже миллионами) итераций, а затем принимать среднее время выполнения для вычисления результата. Как вы, вероятно, знаете, этап планирования занимает значительное количество времени, и выполнение рассчитано на многократное выполнение с одним планом.