Матричное устройство для вычисления свертки

(51) 4 С 06 Г 15/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМ ДЕТЕЛЬСТВУ 124 зув 1 о 1 г 1 982, М льство С Е 15,347 ЙСТВ 0 ДЛ ычислить числи(.1а у, +ХИ;У1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к втельной технике и может бы использовано в специализированных вьтельных машинах для вычисления сверт Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных выгислительных машинах и устройствах цифровой обработки сигналов,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.На Фиг. 1 изображена структурная схема матричного устройства для вычисления свертки для случая ш = 6 и и = 4 и потоки данных на входах и выходах устройства на фиг. 2 - функциональная схема операционного блока, на фиг. 3 - картина распространения вычислительных фронтон устройства.Матричное устройство для вычисления свертки содержит первую группу информационных входов 1-1 вторую ки потока векторов Х(1 щ) = (ХХ (т) Х (пг) с вектором Я (и). Цель изобретения - повышение быстро; действия. Цель достигается тем, что устройство содепжит пщ-(и)/21 опе.1рационных блоков, где и - длина импульсной характеристики , причем операционный блок содержит три регистра, умножитель и сумматор. В основу работы устройства положен алгоритм вычисления свертки, который задан рекуррентными соотношениями. Особенностью функционирования устройства является параллельно-поточная организация вычислений. Время вычисления свертки составляет Т(щ) = а+итактов. 3 ил. группу информационных входов 2,-2 ь третью группу информационных входов 3 -36, тактовый вход 4, операционные блоки 5; (д 3 = 1,6; 01-3 6 3) и информационные выходы 6,-6Операционный блок содержит первый 7, второй 8 и третий 9 входы, синхровход 10, регистры 11-13, умножитель 14, сумматор 15, первый 16, второй 17 и третий 18 выходы,В основу работы устройства положен алгоритм вычисления свертки, который задан рекуррентными соотношениями для (мак 10, -)где 11 с щ, щах (1, ).-и+1) с с й ,щ)п. 1;)перационный блок работает следующим образом.На г-м такте на вход 9 подаетсязначение Х, на вход 7 - значение Ина вход 8 - значение У. В регистры11-13 записываются соответственнозначения Х,(д и У. На выходе умно)кителя 14 формируется значение Х У,а на выходе сумматора 15 - значениег =+ х ыПри описании работы устройства вобозначении Ув скобах указываетсяномер г-го рекуррентного шага, а вобозначении У - номер д указываеттакт работы устройства.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии регистры11-13 операционного блока устанавливаются в нулевое состояние. На входы3,3 г, 3, 34, Зь-, 36 подаются соответственно элементы Хь, Х, Х 4 ХзХ и Х,. На входы 1 1 , 1) и 1гподаются постоянно соответственноэлементы вектора С)4,О, Я г и ИНа входы 23 (3 = 1,6) подаются постоянно нулевые значения соответствующих элементов У,= 0(фиг.1)Рассмотрим работу устройства привычислении свертки для вектора Х(1,6) .На нулевом такте на входы Зь и 1подаются соответственно Х, и И 4. Приэтом в операционном блоке 5 ь Формируе-.я значение У, = 74 + О 4 Х) (о)Еа ):ервом такте йа входы 3и 1подаются соответственно элементы Хи ц ). 1.ри этом в операционном блоке5 г формируется значение у = у +г+ Я 4 Хг, а В Операционном блоке 56 -значени У = У )+И)Х),На втором такте на входы 34 и 1 зподаются соответственно элементы Х ьи Я г. При этом в операционном блоке54, формируется значение 76 ы уб+Щ (г)10) 6фг+" гХЙа третьем такте на вход 14. по"дается элемент Я При этом в операционном блоке 54 г Формируется энаИ И)че ие Уз У+ ЯХ З, в ОпеРаЦионном50 55 сп) подключен к второму информа 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 блоке 5 - значение У= У)+ Я Х5 ф г гв операционном блоке 5 - значениеНа четвертом такте на вход 3 по 43дается элемент Х .При этом на операционном блоке 5) Формируется значе(4) (ние У = У 6 + ЦХ 4, в операционномблоке 54 - значение У 4 = У 4 +ЯдХЗ,И) 2)в операционном блоке 5 - значение= п= у)+ ) у55г г гФАналогичным образом формируютсязначения остальных элементов выходного вектора У(1,6) . На выходах 6,бг, 6), 64, 6 и 6 формируются сотвествено элем нты Ъ, , Г 4.5 4 3У, У и У, выходного вектора У(1,6),На выходах устройства,6Ь формируются соответственно элементыэлемент вектора У(1,щ), , =- .+и)++(1-1) - номер так"а,В предлагаемом у тройстве вычисле-ние свертки для входного вектораХ(щ) осуществляется за время Т(щ)= щ+итактов с периодом обработкиочередного вектора Х(щ) в потоке,равным единице,Формула изобретенияМатричное устройство для вычисления свертки, содержащее матрицу пщ-(и) /2оп,.рационных блоков (и - длина импульсной характеристики, щ - размерность входного вектора Х(щ), д-й вход (1. = 1,п) первой группь информационных входов устройства подключен к первому информационному входу (щ,).+щ-и) - го операционного блока, )-й вход ( = 1,щ-п) второй группы информационных входов устройства подключен к втором информационному входу (и+)-1, -го операционного блока, К-й вход (1 с = = щ-и+1,щ) второй группы информационных входов устройства подключен к второму информационному входу (щ, Е)-го операционного блока, первый выход (1,р)-го операционного блока(1 = 2,щ 1 р щ 2,щ; 0 (1 р сп) подключен к первому информационномувходу (1-1; р)-го операционногоблока, второй выход (1,г)-го операционного блока (г = 1,щ; 1 -1-гционному входу (1-1,г)-го операционно-го блока,второй выход (г,г)-го операционного блока является г-м выходомустройства, тактовый вход устройстваподключен к сннхровходам всех операционных блоков, соде ржащих к аждый первый, второй и третий регистры, умножитель, сумматор, причем третий,5 информационный, вход операционного блока подключен к информационному входу первого регистра, выход которого подключен к первому входу умно- жителя и третьему выходу операционного блока, первый информационный вход операционного блока подключен к информационному входу второго регистра, выход которого подключен к первому выходу операционного блока 15 и второму входу умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй информационный вход операционного блока подключен к информационному входу третьего ре гистра, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен к второму выходу операционного блока, синхровход операционного блока подключен к син:.:ровходам первого, второго и третьего регистров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, -й вход третьей группы информационных входов устройства подключен к третьему информационному входу (1,1) -го операционного блока, Б-й вход (Я " и+1,в) третьей группы информационных входов устройства подключен к третьему информационному входу (Б, Я-п+1) -го операционного блока, третий выход (1 т)-го операдиоииого блока (т 1,иа абп) подключен к третьему,информационному входу (1,1+1)-го операционного блока.1494018 СоставительА, Ревин Техред А. Крав харенкоКорре Редак Горна венног 113035 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 4112/46ВНИИПИ Государ Тираж 66 омитета п осква, И(изобретения РаушскаяПодписноеоткрьггиям при ГКНТ СССР д. 4/5