Устройство для быстрого преобразования фурье

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1,1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЫСТРОГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащеечетыре входных регистра, первый сумматор, четыре регистра произведений,дна регистра вектора поворота, коммутатор и блок управления, причемвходы регистров вектора поворота являются входами действительной и мнимой частей вектора поворота устройства, выходы реГистров произведенийподключены к первой группе информационных входов коммутатора, перныйвыход блока управления подключенк входам управления сдвигом регистров вектора поворота, второй ныходблока управления подключен к входамуправления сдвигом входных регистров, третий выход блока управленияподключен к управляющему входу коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьпаения быстродействия устройства, в него ннеденывторой, третий и четвертый сумматоры, причем перный ныход коммутатораподключен к информационным входампервого и второго входных регистров,второй выход коммутатора подключенк информационным входам третьегои четвертого входных регистров, выходы входных регистров подключенык первым информационным входамсоответствующих сумматоров, выходысумматоров подключены к информационным входам соответствующих регистров произведений, выходы регистров произнедений подключены к нторым информационным входам соотнетствую - щих сумматоров, последовательные выходы регистров вектора поворота подключены к соответствующим управляющим входам блока управления, четвертый выход блока управления подключен к входам задания режима сумматоров, пятый выход блока управ - ления подключен к входам упранления записью первого и третьего регистров произведений, шестой выход блока управления подключен к входам управления записью второго и четнертого регистров произведений, вторая и третья группы информационных входон являются входами первого и нто- Ярого комплексных опероидов устройства, третий и четвертый выходы коммутатора являются выходами комплексного результата устройства, С."2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок управ - ф лен ия сос тои т из че тырехраз рядного регистра сдвига, трехразрядного счет чика, двух элементов И и блока посто. янной памяти, причем первые входы элементов И подключены к тактовому входу устррйства, выход первого элемента И подключен к упраВляющему входу регистра сдвига, ныход четвертого разряда регистра сдвига подклю-чен к нходу его первого разряда, выход третьего разряда регистра сднига подключен к второму входу второго элемента И, выход второго элемента И подключен к входу счетчика, выходПереполнение счетчика подключен к второму входу первого элемента И, управляющие нходы блока управления подключены к первой группе адресных входов блока постоянной памяти, разрядные выходы регистра сдвига подключены к второй группе адресных входов блока постоянной памяти, ныходы блока постоянной памяти являются выходами блока управления, 1078433Изобретение Относится к автоматике и вычислительной технике к предназначено для использования в аппарате при спектрально-корреляционноманалкзе сигналов,Известно устройство для быстрогопреобразования Фурье, содержащеечетыре сумматора, трк множительныхблокадва сумлатора-вычктателя ичетыре регистре результата 1,Недостатком такого устройства яв- Оляется большой Обье; оборудования,связанный с тю 1., что во время выполнения Операции умножения четыре сумматора и два сумматора-вычитателябездействуют, кроме того, устройство ориентировано на выполнениетолько Одного алгоритма - прямогобыстрого преобразования Фурье.,Накболее близким техническимрешением к изобретению являетсяустройство для быстрого Преобразования Фурье, содержащее четыре входныхрегистра, дэа регистра вектора поворота, коммутатор,. четыре регистрапроизведений, блок управленкя, коммутатор сомножителей,. блок умножения и регистры слагаемых 2.Недостатком известного устройства является малое быстродействие,Цель кзобретенкя - повышениебыстродействия устройства,зоПоставленная цель достигаетсятем, что в устройство для быстрогопреобразования Фурье,. содержащеечетыре входных регистре, первый сумматор, четыре регистра произведенийдва регистра вектора повороте, коммутатор и блок Управления причемвходы регистров векторе поворотаявляются входами действительной имнимой частей вектора поворота устройстэа, выходы регистров произведений подключены к первой группеинформационных входов ко 1 лмуте .Оре..пес.ый выход блоке управ.лепи:-. подключен к входам управления сдвигом регис тров вектора поворота, второй выход бя;,.а управления подкдюЧЕН к ВХОдамправления г ля игом вховнд регкстроэ, третий выход блаке управления ПОДКЛЮЧЕН К УПРЕЭЛЯЮЩЕМУ ВХОДУкоммута.тора, введены второй, третийи четвертый сумматоры, причем первыйВЫХОД КОМ."лута тОРа ПОДКЛЮ".Е" К ИНФОР"мационным входам первого и второговходных регкстров, второй выход коммутатора подключен к информационнымвходам третьего и четвертогО входныхрегистров, выходы входных регистровПОДКЛЮЧЕНЫ и ПЕРВЫМ ИНФОРМЕЦИОННЫМвходам соответст".у:щкх сумматороввыходы сумматора;-. подключень 1 к инфар МаЦКОННЫМ ВХОДаМ соо .ВЕТСтВУЮЩИХ РЕгистров прокзвев-;., выходы регистров прокзве 1 лекк 1.; г;,дключекы к в торыминформационкк в:.:О вам сос тв." тс твующкх сузлаторов: госпе.1 рветель:, "-е вы" ходы регистров вектора поворота подключены к соответствующим управляющим входам блока управления, четвертый выход блока управления подключенк входам задания режима сумматоров,пятый выход блока управления подключен к входам управления записью первого и третьего регистров произведений, шестой выход блока управленияподключен к входам управления записьювторого и четвертого регистров произведений, вторая и третья группыинформационных входов являются входами первого и второго комплексныхоперокдов устройства, третий и четвертый выходы коммутатора являютсявыходами комплексного результатаУстройства,Блок УпРавления состоит иэ четырехразрядного регистра сдвига,трехразрядного счетчика, двух элементов И и блока постоянной памяти,причем первые входы элементов И подключены к тактовому входу устройства, выход первого элемента И подключен к управляющему входу регистра. сдвига, выход четвертого разрядарегистра сдвига подключен к входуего первого разряда, выход третьегоразряда регистра сдвига подключенк второму входу второго элемента И,выход второго элемента И подключенк входу счетчика, выход Переполнение счетчика подключен к второму входу первого элемента И, управляющие входы блока управления подключены к первой группе адресныхвходов блока постоянной памяти, разрядные выходы регистра сдвига подключены к второй группе адресныхвходов блока постоянной памяти, выходы блока постоянной памяти являются выходами блока управления,На Фиг. 1 приведена функциональ -ная схема Устройства; на Фиг2 -схема блока управления.Устройство состоит из четырех входных регистров 1 - 4, четырех сумматоров 5 - 8, четырех регистров 9 - 12 произведений, коммутатора 13, блока 14 управления, двух регистров 15 и 16 вектора поворота, причем два информационнь 1 х входа 17 и 18 регистров вектора поворота и четыре информационных входа 19-22 коммутатора являются входами устройства, а два выхода 23 и 24 коммутатора являются выходами устройства,Блок управления состоит из элементов И5 и 26, четырехразрядного регис тра 27 сдвига, трехразрядного счетчика 28 и блока 29 постоянной памяти,Устройство выполняет следующиеОперации (прореживанке по частоте)РеА =Ре А, + Яе В;,ЭвА=1 вА+3 ю В ) 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 Йе В=(е(,йеА;-Ре 8,1-3,Г)А, -еб, ),Лв В; ЭтЪ,(еА;-Яе 8; РеФ; 3 А; -5 иВ,),где А - первое входное комплексноечитало;В - второе входное комплексноечисло;вектор поворота.Ус тройс тво раб отае т следующимобразом,В исходном состоянии регистры 912 произведений обнулены. Коммутатор 13 направляет в регистры 1 и 2величину )е А а в регистры 3 и 4величину )р А Суммируясь с нулевымсодержимым регистров 9 - 12 на сумматорах 5 - 8, эти величины безизменения записываются в регистры 9 - 12На этом первый такт работы ус тройс тва законч ен, Коммутатор 13 направляет в регистры 1и 2 входную величину ке В а в регистры 3 и 4 входную величину ЭюВ,и на сумматорах 5 - 8 образуютсяследующие величины; на сумматоре 5 - еА, +кеВ; ), на сумматоре 6 - (еА, - ЗеВ ), на сумматоре 7 - А + Ъ,В; ), на сумматоре 8 - (7 юА; - ЗвВ )Величины с выходов сумматоров записываются в регистры 9 - 12, С выхода регистров 9и 11 величины 0 е А; и 3 мВ;равные соответственно ( (е А, +КеВ; )и ДщА;+)В, ), через коммутатор 13подаются на выходы 23 и 24 устройства соответственно, На этом второй такт работы устройства закончен,Коммутатор слагаемых направляетвеличину с выхода регистра 10 врегистры 1 и 2, а выхода регистра 12 в регистры 3 и 4. Регистры 9 - 12 обнуляются, На этом третий таку работы устройства закончен.Затем блок управления начинаетоперацию умножения, одновременноформируя на регистрах 9 - 12 четыре величины: 1 Ре Ю/; (ОеА; - еВ; )-Ъ 1 В ) 3 ю Ю/ (3 еА; -ЭрВ; )умножение длится на столько тактов,сколько разрядов регистров векторовповорота (в наиболее распространенном случае восемь разрядов), Частичные произведения формируются путемсдвигов в регистрах 1 - 4 и записываются в регистры 9 - 12, если соответствующий разряд регистра вектораповорота равен единице,Коммутатор 13 направляет величины с выхода регистра 10 в регистр 3,а с выхода регистра 12 в регистр 1,Величины Ре В н ЭвВ,1 с выходовсумматоров 5 и 7 записываются в регистры 9 .и 11. С выхода регистров 9и 11 величины ке В;и )в В; через коммутатор 13 подаются на выходы 23 и 24 устройства соответственно,На этом последний такт работы устройства закончен.Блок 14 управления работает следующим образом,В исходном состоянии на вход регистра 27 сдвига подается логическаяединица, счетчик 28 тактов умножениясброшен в нуль, на всех выходах блока 29 постоянной памяти логическиенули и, следовательно, не иницируется ни одна микрооперация,Через элемент И 25 первый тактовый импульс поступает на вход сдвигов регистра 27, логическая единицапоявляется на выходе регистра Оииэ блока постоянной памяти вызываеткод микроопераций, необходимых напервом такте работы устройства,Единица на входе регистра сбрасывается. Второй тактовый импульс сдвигаетединицу из первого разряда регистраво второй, а в первый разряд принимается логический нуль с входа регистра и, таким образом, на всех выходах регистра за исключением выхо"да О присутствуют нули, Наличие логической единицы на выходе о. вызывает выполнение микроопераций, необходимых на втором такте работы устройства. Третий тактовый импульссдвигает единицу из второго разрядарегистра 27 в третий разряд. Начинается выполнение умножения, В зависимости от состояния (1 или0 ) выходов блоков 15 и 16 на регистры 9 - 12 произведений либо подается сигнал эаниси,. либо нет. Тактовые импульсы с 4-го по 10-й не изменяют состояние регистра 27, так как счетчик, начиная с третьего тактового импульса, блокирует прохождение тактовых импульсов на регистр 27. По этим тактовым импульсам происходит увеличение содержимого счетчика и сдвиги вправо во входных регистрах 1 - 4, На каждом из тактовых импульсов 4-10 в зависимости от состояния выходов регистров 15 и 16 происходит либо нет запись частичных произведений в регистры 9-12. При достижении счетчиком 28 двоичного кода 000 (переполнение счетчика) вновь разрешается прохождение тактовых импульсов на регистр 27 и единичное состояние переходит иэ третьего разряда регистра в четвертый разряд. Наличие единицы на выходе д регистра 27 вызывает выполнение микроопераций, необходимых на 11-м такте работы устройства, Последующие тактовые импульсы запускают сначала описанный процесс,Длительность всего цикла преобразования в предлагаемом устройстве1078433 Фаад УХУ Ъолаг Х 4 7 Р джча УГ сРила Ж при наличии 8-разрядного умножениясоставляет 11 тактов вместо 34 тактов в известном устройстве. В случаеприменения в прототипе умножителя на сдвигах и сложениях предлагаемоеустройство обеспечивает примернов три раза более высокое быстродействиепри меньшем количестве оборудования,Злол ьч,РД 4джюса У,Бокам ЛУР ВЙИИПИ Заказ 965/43Тираж 699, ПодписиттшющФттем т милиал ППП "Патент", .Ужгород,ул.Проектная,