Арифметическое устройство для быстрого преобразования фурье

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования Фурье. Цель изобретения - упрощение устройства . Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входят входной регистр 1, коммутатор 2, сумматор-вычитатель 3, регистр множимого 4, блок умножения 5, регистр множителя 6, регистр произведения 7, коммутатор 8, регистры 9, 10, блок синхронизации П, вход 12 первого операнда, информационный выход 13, вход 14 второго операнда, вход 15 задания коэффициента и соответствующие связи между узлами устройства. 4 ил. ь ND

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 F 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

% с

ГУБ..

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4038490/24-24 (22) 19.03.86 (46) 30.07.87.Бюл. 1! 28 (72) К.Н.Водников и Л.П.Петрова (53) 681.32 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 995096, кл. С 06 F 15/332, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1149275, кл.G 06 F 15/332, 1985. (54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в составе специализированных процесЛ0„„ 1327120 А 1 соров быстрого преобразования Фурье.

Цель изобретения — упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входят входной регистр 1, коммутатор 2, сумматор-вычитатель 3, регистр мнокимого 4, блок умножения 5, регистр множителя 6, регистр произведения 7, коммутатор 8, регистры 9, 10, блок синхронизации ll вход 12 первого операнда, информационный выход 13, вход !4 второго операнда, вход !5 задания коэффициента и соответствунщие связи между узлами устройства. 4 ил.

С; -А,+в,.

О; (А;- В).W

ReA + ReB;

I «A + 1«В; (ReA;- ReBI) ReW +

ImB„. ) Im ° W — (ReA; — ReB;) ХпЖ +

- ImB;) - ReW

ReC;

ImC;

ReD

+ (ImA

+ (ImA — исходные отсчеты (верхний и нижний операнды графа базовой операции быстрого преобразования

Фурье ; пРеобразованные отсчеты (верхний и нижний операнды графа базовой опегде А;, В

С.,D.

1 1

1 132

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования н составе специализированных процессоров быстрого преобразования Фурье (БПФ 1.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фкг;I представлено арифметическое устройство,цля быстрого преобразования Фурье; на Фиг.2 — временная диаграмма работы устройства; на фиг.3 — структурная схема блока синхронизации; на фиг.4 — временная диаграмма работы блока синхронизации, на фиг.4 — временная диаграмма работы блока синхронизации.

Арифметическое устройство для быстрого преобразования Фурье (фиг.1) содержит входной регистр I, первый коммутатор 2, сумматор-вычитатель 3, регистр 4 множимого,блок 5 умножения, регистр 6 множителя, регистр 7 произведения, второй коммутатор 8, первый регистр 9, второй регистр 10, блок ll синхронизации, вход 12 первого операнда устройства, информационный выход 13 устройства, вход 14 второго операнда устройства, вход

15 (тригонометрическorоf коэффициента устройства.

Блок синхронизации (фиг.31 содержит генератор 16, счетчик 17, узел постоянной памяти 18, дешифратор

19, элемент И 20.

Устройство вьптолняет базовую операцию алгоритма быстрого преобразования Фурье с основанием 2:

1l< .

-J — 1

Ч =e

Re

Im

Re1< =сон х ((2 I1/М > i ) рации бьи трого преобразования Фурье ) комплексный тригонометрический коэффициент; количество точек быстрого преобразования Фурье; действительная часть;. мнимая часть; действительная (косинусная ) часть тригонометрического коэффициента, l=0,1,...,N/2;

ImW =sins х ((2 11/N) 11 — мнимая (скнусная) часть тригонометрического коэффициента, i=0 1,..., И/2 ..

Рассмотрим рабату устройства при выполнении базовой операции быстрого преобразования Фурье. Будем считать, что прием н регистры осуществляется по передним фронтам полутактовых импульсов, а счетчик работает по задним фронтам попутактоных импульсов. На фиг.2 показаны выполняемые операции сумматором-вычитателем и коммутаторами и принимаемая информация в регистры, а на фиг.4 — команды, поступающие на управляющие нходы элемен-. тов устройства с ныходов блока ll синхронизации. Первые дна такта полезная информация на выход 13 устройства .не подается, но в дальнейшем в

Зб середине каждого такта при непрерывном поступлении данных на входы устройства на выходе 13 появляются соответствующие результаты, которые могут быть записаны во внешнюю память по передним фронтам вторых полутактовых импульсон в каждом такте.

Цикл работы устройства составляет четыре такта. Такт работы устройства есть такт работы умножителя.

В первом такте коммутатора 8 по команде с пятого выхода блока 11 синхронизации подключает вход 14 устройства к входу регистров 9 и 10 и по команде с второго выхода блока ll синхронизации в регистры I к 9 соответственно записынаются КеА. и ReB

1 1 по команде с третьего выхода блока Il синхронизации коммутатор 2 подключает выход регистра I к первому входу сумматора-вычитателя 3; по команде с восьмсго выхода блока 11 синхронизации разрешается выдача ReBg иэ регистра 9 на второй вход сумматора1327

3 вычитателя Э, который в первой половине такта работает в режиме вычитания, а во второй половине - в режиме сложения по команде с шестого выхода блока 11 синхронизации. Во втоб рой половине такта на выходе сумматора-вычитателя 3 формируется разность

ReA, -ReB ..

Во втором такте в регистр 4 по 10 команде с четвертого выхода блока ll синхронизации записывается ReA.—

ReB., в регистр 6 по команде с первого выхода блока 11 синхронизации записывается ReM . Блок 5 умножения формирует на своем выходе произведение (ReA; — Rel,.) ReW, во второй половине такта в регистр 10 по команде с седьмого выхода блока Il синхронизации записывается ImB, .

2D

В третьем такте по команде с первого выхода блока 11 синхронизации произведение {ReA.- ReB.)-ReM за1 1 писывается в регистр 7, ImM — в регистр 6. Блок 5 умножения форми- 25 рует на своем выходе произведение

{ReA; ReB;!-ImW, сумматор"вычитатель 3 по команде с шестого выхода блока 11 синхронизации в первой половине такта работает в режиме сло- 30 жения, а во второй половине — в режиме вычитания. В первой половине такта на выходе 13 устройства формируется результат ReC. = ReA.+ ReB..Во

1 1 второй половине такта выход регистра

7 подключается через коммутатор 8 по команде с пятого выхода блока 11 синхронизации к инФормационным входам регистров 9 и 10, и по команде с второго выхода блока 11 синхрони-. 40 эации произведение (ReA-,- ReB;).ReN переписывается в регистр 9, а ТшА.

1 с входа 12 устройства — в регистр 1.

По команде с девятого выхода блока

11 синхронизации с выхода регистра

10 ImB; поступает на второй вход сумматора-вычитателя 3 и иа его выходе формируется равность (ImA;—

ТшВ;). В четвертом такте разность (ТлА . — ImB.) по команде с четверто1 50

ro выхода блока 11 синхронизации записывается в регистр 4, по команде с первого выхода блока 11 синхрониза- . ции произведение (КеА - ReB,)-ImM записывается в регистр 7, а ТшВ в регистр 6. Блок 5 умножения формирует на своем выходе произведение (ImA. — ImB ). ЕпЛ .Сумматор-вычита1 тель 3 по команде с шестого выхода

I20

4 блока 11 синхронизации работает в режиме сложения и на выходе 13 устройства в первой. половине такта формируется результат ImC> ТшА + ImB., 1 во второй половине такта произведение (ReA, — ReB;) ImË переписывается в регистр 10 по команде с седьмого выхода блока 11 синхронизации. В пятом такте по команде с первого выхода блока 11 синхронизации произведение (ImA; — ТшВ;) ТшЧ записывается в регистр 7, à ReW " в регистр

6. Блок 5 умножения формирует на сво-. ем выходе произведение (ТшА; — ImB;)»

«ЕеЧ, по команде с третьего выхода блока II синхронизации в первой поло-. вине такта коммутатор 2,подключает к первому входу сумматора-вычитателя

3 выход регистра 7, а во второй половине такта - выход регистра I..

Сумматор-вычитатель 3 в первой половине такта работает в режиме сложения, а во второй половине такта — в режиме вычитания.

На второй вход сумматора-вычитателя

3 по команде с восьмого выхода блока

11 синхронизации разрешается выдача информации с выхода регистра 9 и в первой половине такта на выходе

13 устройства формируется результат

+ (ImA; — ТШВ;) -ТПЯ . °

Во второй половине такта по команде с второго выхода блока ll синхронизации в регистр 1 записывается

ReA;„, в регистр 9 — ReB;,, операндов следующей (i+I)-й базовой операции. На выходе сумматора-вычитателя

3 формируется разность (ReA., ReB;, ). В шестом такте по команде с первого выхода блока 11 синхронизации произведение (ImA; — ImB,)

ЖеЯ записывается в регистр 7, а

Retl - в регистр 6, на второй вход сумматора-вычитателя 3 по команде с девятого выхода блока 11 синхронизации разрешается выдача информации с выхода регистра 10, по команде с четвертого выхода блока ll синхронизации разность (ReA;„ — ЕеВ1„ ) saписывается в регистр 4. Блок 5 умножения формирует на своем выходе произведение (ReA;„- ReB;+ „) - КеЯ " .

По команде с шестого выхода блока

11 синхронизации сумматор-вычитатель

3 работает в первой половине такта в режиме вычитания, а во второй поло 5 "l 327? вине такта " режиме сложения, в первой половине такта выход регистра 7 через коммутатор 2 по команде с третьего выхода блока 11 синхронизации подключается к первому входу сумматора-вычитателя 3, и на выходе

13 устройства формируется результат

Тш?1 - - (КеА? - ReB.). ХпЛ +

+(ImA — ImB ) -ReM .

?Î

Во второй половине такта по команде с пятого выхода блока 11 синхронизации коммутатор 8 подключает вход

?4 устройства к информационным входам регистров 9 и 10 и по команде с второго выхода блока 11 синхронизации в регистр 10 записывается ImB,, (а1

В седьмом такте устройство работает аналогично третьему такту и в первой половине такта на выходе 13 устройства формируется результат ReC;

ReA;„ + КеВ;+, . Далее устройство работает аналогичным образом и выдает результаты выполнения очередной базовой операции эа четыре так.та с интервалом в один такт в последовательности ImC1+,, ReD ((У

Формула изобретения

Арифметическое устройство для быстрого преобразования Фурье, содержащее первый и второй коммутаторы, 35 первый и второй регистры, сумматорвычитатель, регистр множимого, регистр множителя, регистр произведения, блок умножения, блок синхрони-зации и входной регистр, выход кото- щ рого подключен к первому информационному входу первого коммутатора, вьщод которого, подключен к первому входу сумматора-вычитателя, выход

20 б регистра множимогс подключен к первому входу блока умножения, выход которого подключен к информационному входу регистра цроизведения, тактовый вход которого cîoåeä èíåí с тактовым входом регистра множителя н подключен к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого подключен к тактовому входу входного регистра, информационный вход которогс является входом первого операнда устройства, входом коэффициента которого является информационный вход регистра множителя, выход которого подключен к второму входу блока умножения„ третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы блока синхронизации подключены соответственно к управляющему входу первого коммутатора, тактовому входу регистра множимого, управляющему входу втсрого коммутатора, входу сумматора-вычитателя, тактовому входу второго регистра, входам разрешения считывания соответственна первого и второго регистров, с тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, выход регистра произведения подключен к второму информационному входу перво-. го коммутатора и первому информационному входу второго коммутатора, выход которогс подключен к ннформационньм входам первого и второго регистров, выходы которых подключены к второму входу сумматора-вычитателя„ выход которого подключен к информационному входу регистра множителя и является выходом результата устройства, входом второго операнда которого является второй информационный вход BToporo коммутатора, е тактовый вход первого регистра подключен к второму выходу блока синхронизации.

1327120 фаей. 2

Та та

f7(fp)

17(гр)

17Щ йиИ 1 выход 8

ЬоаУЮ

Риюд4

РьиюФХ йоФЮ

Составитель A.Áàðàíîâ .Редактор М.Бандура Техред И.Попович Корректор И.Муска

Заказ 3391/46 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

tl3035, Москва, Ж-35, Рауяская наб.,д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная,4