面向多色散量试算的GPU加速MS-OSM相干去色散实现方案

《Applied Sciences》：High-Throughput GPU Acceleration of MS-OSM for Multiple DM Trials with Optimized Kernel and Asynchronous I/O

　　

特色应用

本文提出的面向多个色散量试算的GPU加速MS-OSM实现方案（GMSDT），能够在显著降低GPU内存消耗的同时提供高吞吐量的相干去色散处理。这些优势使其非常适合大规模射电天文信号处理应用，如脉冲星搜索和快速射电暴探测。

摘要

脉冲星和快速射电暴观测广泛采用相干去色散技术来补偿星际介质引入的色散效应。多段重叠保留法（MS-OSM）被提出以缓解传统重叠保留法（OSM）相干去色散中极大规模的快速傅里叶变换（FFT）需求。本文提出了一种面向多个色散量试算的MS-OSM高吞吐量GPU实现方案（GMSDT）。GMSDT将多个色散量试算整合到统一的处理流水线中，同时利用GPU流和并发CPU线程来提高计算效率和GPU资源利用率。研究表明，与传统OSM处理相比，GMSDT显著降低了GPU内存占用，使单张GPU能够同时处理更多的色散量试算。通过精心设计的GPU实现，多个色散量试算的并行处理性能优于逐个色散量的顺序处理方式。此外，本文还提出了一种CPU-GPU协同数据持久化流水线，以支持脉冲星和快速射电暴观测的高吞吐去色散处理与存储。实验结果表明，该方法具有良好的数值一致性，相较传统方法性能显著提升，并成功实现了对真实脉冲星观测数据的相干去色散。