From ccba70412650310b8a414d9ce7b51f84927609f4 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Joe Taylor Date: Thu, 18 Dec 2014 20:53:16 +0000 Subject: [PATCH] A few more tweaks, and add the file nfft.dat of efficient FFT lengths. git-svn-id: svn+ssh://svn.code.sf.net/p/wsjt/wsjt/branches/wsjtx@4837 ab8295b8-cf94-4d9e-aec4-7959e3be5d79 --- lib/chkfft.f90 | 324 ++++---- lib/chkfft.txt | 5 + lib/four2a.f90 | 2 +- lib/nfft.dat | 2067 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 4 files changed, 2235 insertions(+), 163 deletions(-) create mode 100644 lib/nfft.dat diff --git a/lib/chkfft.f90 b/lib/chkfft.f90 index 724ca0a55..46b5d6c77 100644 --- a/lib/chkfft.f90 +++ b/lib/chkfft.f90 @@ -1,162 +1,162 @@ -program chkfft - -! Tests and times one-dimensional FFTs computed by four2a(). -! An all-Fortran version of four2a() is available, but the preferred -! version uses calls to the FFTW library. - - parameter (NMAX=8*1024*1024) !Maximum FFT length - complex a(NMAX),b(NMAX) - real ar(NMAX),br(NMAX) - real mflops - character infile*12,arg*8 - logical list - common/patience/npatience - equivalence (a,ar),(b,br) - - nargs=iargc() - if(nargs.ne.5) then - print*,'Usage: chkfft nr nw nc np' - print*,' nfft: length of FFT' - print*,' nfft=0: do lengths 2^n, n=2^4 to 2^23' - print*,' infile: name of file with nfft values, one per line' - print*,' nr: 0/1 to not read (or read) wisdom' - print*,' nw: 0/1 to not write (or write) wisdom' - print*,' nc: 0/1 for real or complex data' - print*,' np: 0-4 patience for finding best algorithm' - go to 999 - endif - - list=.false. - nfft=-1 - call getarg(1,infile) - open(10,file=infile,status='old',err=1) - list=.true. !A valid file name was provided - go to 2 -1 read(infile,*) nfft !Takje first argument to be nfft -2 call getarg(2,arg) - read(arg,*) nr - call getarg(3,arg) - read(arg,*) nw - call getarg(4,arg) - read(arg,*) ncomplex - call getarg(5,arg) - read(arg,*) npatience - - if(list) write(*,1000) infile,nr,nw,ncomplex,npatience -1000 format(/'infile: ',a12,' nr:',i2,' nw',i2,' nc:',i2,' np:',i2/) - if(.not.list) write(*,1002) nfft,nr,nw,ncomplex,npatience -1002 format(/'nfft: ',i10,' nr:',i2,' nw',i2,' nc:',i2,' np:',i2/) - - open(12,file='chkfft.out',status='unknown') - open(13,file='fftwf_wisdom.dat',status='unknown') - - if(nr.ne.0) then - call import_wisdom_from_file(isuccess,13) - if(isuccess.eq.0) then - write(*,1010) -1010 format('Failed to import FFTW wisdom.') - go to 999 - endif - endif - - idum=-1 !Set random seed - ndim=1 !One-dimensional transforms - do i=1,NMAX !Set random data - x=gran() - y=gran() - b(i)=cmplx(x,y) !Generate random data - enddo - - iters=1000000 - if(list .or. (nfft.gt.0)) then - n1=1 - n2=1 - if(nfft.eq.0) n2=999999 - write(*,1020) -1020 format(' NFFT Time rms MHz MFlops iters', & - ' tplan'/61('-')) - else - n1=4 - n2=23 - write(*,1030) -1030 format(' n N=2^n Time rms MHz MFlops iters', & - ' tplan'/63('-')) - endif - - do ii=n1,n2 !Test one or more FFT lengths - if(list) then - read(10,*,end=900) nfft !Read nfft from file - else if(n2.gt.n1) then - nfft=2**ii !Do powers of 2 - endif - - iformf=1 - iformb=1 - if(ncomplex.eq.0) then - iformf=0 !Real-to-complex transform - iformb=-1 !Complex-to-real (inverse) transform - endif - - if(nfft.gt.NMAX) go to 900 - a(1:nfft)=b(1:nfft) !Copy test data into a() - t0=second() - call four2a(a,nfft,ndim,-1,iformf) !Get planning time for forward FFT - call four2a(a,nfft,ndim,+1,iformb) !Get planning time for backward FFT - t2=second() - tplan=t2-t0 !Total planning time for this length - - total=0. - do iter=1,iters !Now do many iterations - a(1:nfft)=b(1:nfft) !Copy test data into a() - - t0=second() - call four2a(a,nfft,ndim,-1,iformf) !Forward FFT - call four2a(a,nfft,ndim,+1,iformb) !Backward FFT on same data - t1=second() - total=total+t1-t0 - if(total.ge.1.0) go to 40 !Cut iterations short if t>1 s - enddo - iter=iters - -40 time=0.5*total/iter !Time for one FFT of current length - tplan=0.5*tplan-time !Planning time for one FFT - if(tplan.lt.0) tplan=0. - a(1:nfft)=a(1:nfft)/nfft - -! Compute RMS difference between original array and back-transformed array. - sq=0. - if(ncomplex.eq.1) then - do i=1,nfft - sq=sq + real(a(i)-b(i))**2 + imag(a(i)-b(i))**2 - enddo - else - do i=1,nfft - sq=sq + (ar(i)-br(i))**2 - enddo - endif - rms=sqrt(sq/nfft) - - freq=1.e-6*nfft/time - mflops=5.0/(1.e6*time/(nfft*log(float(nfft))/log(2.0))) - if(n2.eq.1 .or. n2.eq.999999) then - write(*,1050) nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan - write(12,1050) nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan -1050 format(i8,f11.7,f12.8,f7.2,f8.1,i8,f6.1) - else - write(*,1060) ii,nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan - write(12,1060) ii,nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan -1060 format(i2,i8,f11.7,f12.8,f7.2,f8.1,i8,f6.1) - endif - if(mod(ii,50).eq.0) call four2a(0,-1,0,0,0) - enddo - -900 continue - if(nw.eq.1) then - rewind 13 - call export_wisdom_to_file(13) -! write(*,1070) -!1070 format(/'Exported FFTW wisdom') - endif - -999 call four2a(0,-1,0,0,0) -end program chkfft +program chkfft + +! Tests and times one-dimensional FFTs computed by four2a(). +! An all-Fortran version of four2a() is available, but the preferred +! version uses calls to the FFTW library. + + parameter (NMAX=8*1024*1024) !Maximum FFT length + complex a(NMAX),b(NMAX) + real ar(NMAX),br(NMAX) + real mflops + character infile*12,arg*8 + logical list + common/patience/npatience + equivalence (a,ar),(b,br) + + nargs=iargc() + if(nargs.ne.5) then + print*,'Usage: chkfft nr nw nc np' + print*,' nfft: length of FFT' + print*,' nfft=0: do lengths 2^n, n=2^4 to 2^23' + print*,' infile: name of file with nfft values, one per line' + print*,' nr: 0/1 to not read (or read) wisdom' + print*,' nw: 0/1 to not write (or write) wisdom' + print*,' nc: 0/1 for real or complex data' + print*,' np: 0-4 patience for finding best algorithm' + go to 999 + endif + + list=.false. + nfft=-1 + call getarg(1,infile) + open(10,file=infile,status='old',err=1) + list=.true. !A valid file name was provided + go to 2 +1 read(infile,*) nfft !Takje first argument to be nfft +2 call getarg(2,arg) + read(arg,*) nr + call getarg(3,arg) + read(arg,*) nw + call getarg(4,arg) + read(arg,*) ncomplex + call getarg(5,arg) + read(arg,*) npatience + + if(list) write(*,1000) infile,nr,nw,ncomplex,npatience +1000 format(/'infile: ',a12,' nr:',i2,' nw',i2,' nc:',i2,' np:',i2/) + if(.not.list) write(*,1002) nfft,nr,nw,ncomplex,npatience +1002 format(/'nfft: ',i10,' nr:',i2,' nw',i2,' nc:',i2,' np:',i2/) + + open(12,file='chkfft.out',status='unknown') + open(13,file='fftwf_wisdom.dat',status='unknown') + + if(nr.ne.0) then + call import_wisdom_from_file(isuccess,13) + if(isuccess.eq.0) then + write(*,1010) +1010 format('Failed to import FFTW wisdom.') + go to 999 + endif + endif + + idum=-1 !Set random seed + ndim=1 !One-dimensional transforms + do i=1,NMAX !Set random data + x=gran() + y=gran() + b(i)=cmplx(x,y) !Generate random data + enddo + + iters=1000000 + if(list .or. (nfft.gt.0)) then + n1=1 + n2=1 + if(nfft.eq.0) n2=999999 + write(*,1020) +1020 format(' NFFT Time rms MHz MFlops iters', & + ' tplan'/61('-')) + else + n1=4 + n2=23 + write(*,1030) +1030 format(' n N=2^n Time rms MHz MFlops iters', & + ' tplan'/63('-')) + endif + + do ii=n1,n2 !Test one or more FFT lengths + if(list) then + read(10,*,end=900) nfft !Read nfft from file + else if(n2.gt.n1) then + nfft=2**ii !Do powers of 2 + endif + + iformf=1 + iformb=1 + if(ncomplex.eq.0) then + iformf=0 !Real-to-complex transform + iformb=-1 !Complex-to-real (inverse) transform + endif + + if(nfft.gt.NMAX) go to 900 + a(1:nfft)=b(1:nfft) !Copy test data into a() + t0=second() + call four2a(a,nfft,ndim,-1,iformf) !Get planning time for forward FFT + call four2a(a,nfft,ndim,+1,iformb) !Get planning time for backward FFT + t2=second() + tplan=t2-t0 !Total planning time for this length + + total=0. + do iter=1,iters !Now do many iterations + a(1:nfft)=b(1:nfft) !Copy test data into a() + + t0=second() + call four2a(a,nfft,ndim,-1,iformf) !Forward FFT + call four2a(a,nfft,ndim,+1,iformb) !Backward FFT on same data + t1=second() + total=total+t1-t0 + if(total.ge.1.0) go to 40 !Cut iterations short if t>1 s + enddo + iter=iters + +40 time=0.5*total/iter !Time for one FFT of current length + tplan=0.5*tplan-time !Planning time for one FFT + if(tplan.lt.0) tplan=0. + a(1:nfft)=a(1:nfft)/nfft + +! Compute RMS difference between original array and back-transformed array. + sq=0. + if(ncomplex.eq.1) then + do i=1,nfft + sq=sq + real(a(i)-b(i))**2 + imag(a(i)-b(i))**2 + enddo + else + do i=1,nfft + sq=sq + (ar(i)-br(i))**2 + enddo + endif + rms=sqrt(sq/nfft) + + freq=1.e-6*nfft/time + mflops=5.0/(1.e6*time/(nfft*log(float(nfft))/log(2.0))) + if(n2.eq.1 .or. n2.eq.999999) then + write(*,1050) nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan + write(12,1050) nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan +1050 format(i8,f11.7,f12.8,f7.2,f8.1,i8,f6.1) + else + write(*,1060) ii,nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan + write(12,1060) ii,nfft,time,rms,freq,mflops,iter,tplan +1060 format(i2,i8,f11.7,f12.8,f7.2,f8.1,i8,f6.1) + endif + if(mod(ii,50).eq.0) call four2a(0,-1,0,0,0) + enddo + +900 continue + if(nw.eq.1) then + rewind 13 + call export_wisdom_to_file(13) +! write(*,1070) +!1070 format(/'Exported FFTW wisdom') + endif + +999 call four2a(0,-1,0,0,0) +end program chkfft diff --git a/lib/chkfft.txt b/lib/chkfft.txt index e8ce8dd8c..ae905d854 100644 --- a/lib/chkfft.txt +++ b/lib/chkfft.txt @@ -113,3 +113,8 @@ Test data for all transforms is gaussian random noise of zero mean and standard deviation 1. Tabulated values of "rms" are the root-mean-square differences between the original data and the back-transfmred data. + +File nfft.dat contains all numbers between 2^3 and 2^23 that have +no factor greater than 7, followed by their factors. These numbers +are good choices for FFT lengths. + diff --git a/lib/four2a.f90 b/lib/four2a.f90 index d45c1617d..e03adcd9c 100644 --- a/lib/four2a.f90 +++ b/lib/four2a.f90 @@ -19,7 +19,7 @@ subroutine four2a(a,nfft,ndim,isign,iform) ! This version of four2a makes calls to the FFTW library to do the ! actual computations. - parameter (NPMAX=100) !Max numberf of stored plans + parameter (NPMAX=2100) !Max numberf of stored plans parameter (NSMALL=16384) !Max size of "small" FFTs complex a(nfft) !Array to be transformed complex aa(NSMALL) !Local copy of "small" a() diff --git a/lib/nfft.dat b/lib/nfft.dat new file mode 100644 index 000000000..6378e64ed --- /dev/null +++ b/lib/nfft.dat @@ -0,0 +1,2067 @@ + 8 2 2 2 + 9 3 3 + 10 2 5 + 12 2 2 3 + 14 2 7 + 15 3 5 + 16 2 2 2 2 + 18 2 3 3 + 20 2 2 5 + 21 3 7 + 24 2 2 2 3 + 25 5 5 + 27 3 3 3 + 28 2 2 7 + 30 2 3 5 + 32 2 2 2 2 2 + 35 5 7 + 36 2 2 3 3 + 40 2 2 2 5 + 42 2 3 7 + 45 3 3 5 + 48 2 2 2 2 3 + 49 7 7 + 50 2 5 5 + 54 2 3 3 3 + 56 2 2 2 7 + 60 2 2 3 5 + 63 3 3 7 + 64 2 2 2 2 2 2 + 70 2 5 7 + 72 2 2 2 3 3 + 75 3 5 5 + 80 2 2 2 2 5 + 81 3 3 3 3 + 84 2 2 3 7 + 90 2 3 3 5 + 96 2 2 2 2 2 3 + 98 2 7 7 + 100 2 2 5 5 + 105 3 5 7 + 108 2 2 3 3 3 + 112 2 2 2 2 7 + 120 2 2 2 3 5 + 125 5 5 5 + 126 2 3 3 7 + 128 2 2 2 2 2 2 2 + 135 3 3 3 5 + 140 2 2 5 7 + 144 2 2 2 2 3 3 + 147 3 7 7 + 150 2 3 5 5 + 160 2 2 2 2 2 5 + 162 2 3 3 3 3 + 168 2 2 2 3 7 + 175 5 5 7 + 180 2 2 3 3 5 + 189 3 3 3 7 + 192 2 2 2 2 2 2 3 + 196 2 2 7 7 + 200 2 2 2 5 5 + 210 2 3 5 7 + 216 2 2 2 3 3 3 + 224 2 2 2 2 2 7 + 225 3 3 5 5 + 240 2 2 2 2 3 5 + 243 3 3 3 3 3 + 245 5 7 7 + 250 2 5 5 5 + 252 2 2 3 3 7 + 256 2 2 2 2 2 2 2 2 + 270 2 3 3 3 5 + 280 2 2 2 5 7 + 288 2 2 2 2 2 3 3 + 294 2 3 7 7 + 300 2 2 3 5 5 + 315 3 3 5 7 + 320 2 2 2 2 2 2 5 + 324 2 2 3 3 3 3 + 336 2 2 2 2 3 7 + 343 7 7 7 + 350 2 5 5 7 + 360 2 2 2 3 3 5 + 375 3 5 5 5 + 378 2 3 3 3 7 + 384 2 2 2 2 2 2 2 3 + 392 2 2 2 7 7 + 400 2 2 2 2 5 5 + 405 3 3 3 3 5 + 420 2 2 3 5 7 + 432 2 2 2 2 3 3 3 + 441 3 3 7 7 + 448 2 2 2 2 2 2 7 + 450 2 3 3 5 5 + 480 2 2 2 2 2 3 5 + 486 2 3 3 3 3 3 + 490 2 5 7 7 + 500 2 2 5 5 5 + 504 2 2 2 3 3 7 + 512 2 2 2 2 2 2 2 2 2 + 525 3 5 5 7 + 540 2 2 3 3 3 5 + 560 2 2 2 2 5 7 + 567 3 3 3 3 7 + 576 2 2 2 2 2 2 3 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