Устройство для вычисления коэффициентов разложения функции

(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для вычисления спектральных коэффициентов разложения функции в дискретном базисе. Цель изобретения - упрощение устройства эа счет разложения функции на основе теплицевой матрицы. Устройство содержит регистр, сумматор двух и-разрядных чисел, счетчик, элемент И-НЕ, две группы элементов И, и-разрядный информационный вход, вход синхронизации, и-разрядный выход, вход начальной установки. Принцип действия устройства основан на использовании дискретной системы базисных функций Ц),к), образующей базис в пространстве й, ),к =ЙЧ - 1. Эта система представляет собой нижне-треугольную теплицевую матрицу, элементы которой, включая главную диагональ, равны единице. 1 ил. СО ЬЭ е представлена функциональройства.во содержит информационный синхронизации 2, регистр 3, х п-разрядных чисел 4, и-раз, элемент И-НЕ 6, счетчик 7, у элементов И 81 - 8 л, вторуюнтов И 91 - 9 л, вход начальной действия устройства основан ании дискретной системы баий Ц),к), образующей базис в н В,),М 0,81 ма предстаю теплице ет собой нижматрицу, элеГОСУДАРСТВЕНОЕ Г 1 АТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 881761, кл. 6 06 Е 15/332, 1980,Авторское свидетельство СССРВ 962974, кл. 6 06 Е 15/332, 1981.Авторское свидетельство СССР1 Ф 918952, кл. 6 06 Р 15/332, 1980 (прототип),Садыхов Р,Х., Чеголин П.М., ШмеркоВ.П. Методы и средства обработки сигналовв дискретных базисах. Минск: Наука и техника, 1987.Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемй. Справочник. - М.: Радио и связь,1987,Залманзон Л.А, Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях . - М, Наука, 1989. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высокопроизводительных системах цифровой обработки информации. При решении задач обработки сигналов и изображений в реальном масштабе времени существует необходимость в разработке эффективных аппаратных средств для спектрального анализа. Построение таких устройств в базисах Уолша и Хаара достаточно сложно, так как предусматривает обязательное наличие в устройстве генератора базисных функций.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства эа счет разложения функции на основе теплицевой матрицы,На чертеж ная схема уст Устройст вход 1, вход сумматор дву рядный выход первую групп группу элеме установки 10 Принцип на использов эисных функц пространстве Эта систе не-треугольнО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ФУНК 1824641лецты которой, включал главную диагональ,равны единице: 10000, 1 1 0 0 О.1 1 1 0 О, 1 1 1 1 О.1 1 1 1 10 1 1 1 1 11 0 0 О 0 0 0 0 О ,0 00 О 10 1 1 1 1 11 111111 Эта дискретная система базисных функций позволяет эффективно решать задачувычисления спектральных коэффициентов, 15причем по сравнению с разложением по. "; . ;о 1 е и быстрод .йствующие устрой, ", вд зд счет простоты алгоритмавычислений,Если е качестве оценки спектра мощнои цан1 ироеацного эргодического стационарного случайного процессацспс. ьзовэть соотношение:1 л.,25"х 01=-д Х 1 др 0)3р ==Ото процесс вычисления коэффициентовдг,-Д) разложения последовательности1) = хф+р) Лй), 30где Лт - шдг дискретизации,р - номер циклического сдвига,сепдится к суммированию с накоплениемординат отсчетов хь =-Щ,Обозначим ар О) сь 35Из описания используемой системы базисных функций следует, что процесс вычисления с можно записать таким образом,со = хос 1= со+ х 40ср= с лхз с сь+ х с,ч = си 2+ хмУстройство работает следующим образом.В статическом режиме счетчик и регистр установлены в нулевое состояние сигналом, подаваемым на вход 10 устройства.На вход 1 устройства информация не поступает, Устройство готово к работе с Й отсчетами исследуемой функции,В динамическом режиме на вход 1 устройства поступают в двоичном коде отсчетыисследуемой функции с нулевого по (Й)-й,Одновременно с поступлением кода каждого отсчета на вход 2 устройства поступаетсинхроимпульс. Зв,ем разряды кодл отсчета цодаютсяца пареыа входы элем гцтое И первой группы 8 Ип, д синхроимпульс цд парвый входэламентд И-НЕ 6, С ьч иода элемента И-НЕ6 синхроимпульс цосгупдат ца ехпд счетчика 7, д также цд вторыа входы элеецгов Ипервой группы Ои второй группы 9-9.аким образом, при приходе ца вход устройства кода отсчетл и сицхроимпульсд код отсчета через открытие сицхроцмцульсомэлемен 1 ы И первой группы поступает насоответстеующис входы сумматора 4. С выхода сумматора результд 1 по тупде 1 цд входрегистра 3, а с выхода рагистрэ 3 цд парлыавходы элементов И в 1 орой групп31 9 и свыходов этих эламентов И нл соответствую.щие входы сумматора, Крома того, выходсумматора соединен с выходом ус 1 ройгед5, Гдким образом, результат суммированиязаписывается е регистр 3 и подается нэ иразрядный выход 5 устройства. Записанныйв регистр 3 результат суммирования склады.ваатся с кодом сладую щего отсчета поступдгощаго ца вход 1 устройства одновременносо следующим синхроимпульсом. Счетчикпосла подачи ца него И сицхромпульсое вырабатывает с постуг 1 лениел следующего импульса сигнал пераполцеция, кого;ыйподается на второй вход элементд И-НЕ 6,что поияодит к закрытию соединенных с выходом элемента И - НЕ 6 эламентов И первойи второй групп и пракгрдщецию поступлениякодов слагаемых нд вход сум;1 дторэ 4, Послеобработки 4 отсчетов необходимо обнули 1 ьсчетчик и регистр сигнллом, поступающимна вход 10 устройства,Сравним сложность заявляемого устройства и про 1 отипа. Сложность цр длагэемого устройства можно выразить черезнеобходимое для ао радл: злции число логических вентилей,1 огдд сложность устройства запишется следующим образок:О =- Осм т 2 пОи+ Орг+ ОсчОи цг,где Осм - сл жцость сумматора;Ои - сложность элемента И;Орг - сложность регистра;Осч - сложность счетчика;Ои-не - сложность элемента И-НЕ,При этом и-разрядный комбинационный сумматор может содержать около 20 пвентилей, такое же количество вентилей будет содержать регистр, Элементы И и И-НЕсодержат по 2 вентиля, в-разрядный счетчик(гп = о 92 ч) содержит 20 гп вецтилей. Тогдац:- 44 и + 2 Ооо 24 + РСложность протогипа выразим аналогично:О Р 4 ОсмИ Осм вч г Окомм Офу.Зг чуМ 0е.гт0с) 1,Огдэ Г) - 4 ВЧ ий 10 е й 10 с +с 20)отр 1.Из срэ(,пенит( эь(ра,.ений для С( и 0В(Е)сНО, ЧтО с ПОжНОС(Ь УГ, С РОйСтВЭ И ПРОтотИПа Л.)эрЭС(аят С утсг(ПИ (ЕНИЕМ П И С, ПРИЧЕМс ростом и и ГЗ С увеличивается значительно боссь(ве чгт( еДпя и - (2 и Н1024 улеен.щенке сложс(ости Л 0 Г)р,е применени( Заявляв(иОГО устройствэ НО срэв(сению с прототипомс ОССЭЛееД 1", ." /Г 1 5 .10Сс)ланей(е быст(кде сгвие заявляемогоустройств) и протосипа. Время вы"ислениякоэффициентов разломения для заявляемоГО устройства составит:Т - )он (1 рс1 сд 21 И + 1 И-Р(Г),ГДЕ 1.Р - ВРЕМЯ СгсвжЕНИЯ ДВУХ и РаЗРЯДНЫХоперандов;тр, - время запас(е результатов сложения в регистр:1 сч . вРемЯ Работы с сетчикэ;1 и - время срабатывания элементов И;1(е-с(г - время срэбэтывания элементаИ-НЕ,Время вычь(слетсия коэффициентов разложения для прототипа определяется следующим обрэзоле;Т =. Щ 1 рг1 ол+1 гфу (1 комн+ есм-эч),где 1 рг - время работы регистра сдвига;1 сл( - ВрЕМя СУММИрОВаНИя дяуХ П-разрядных отеерэндов:1 фу - ВРЕМЯ фОРМИРОВаНИЯ ФУНКЦИИУолаэ-Рэдемэхера;1 к ч.е - ВрЕМя ПврЕКЛЮЧЕНИя КОММутатОра с Н каналов на один;1 сс(-еч - вРемЯ Работы сУмматоРа - вычигателя.Полагаем, что сумматоры в заявляемомустройстве и в ттрототипе одинаковой конст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55)Укции, е;. сс . х ; Р рсс;лсс "и с,; пренебс;,кге :,.еэ,; .: ног:и,:с.псе(цс с,:ль нь(ие Р(злде(пле,;Исхолс( из изгег ных лс)нстоко",се с( сгр;т : (:уРскциее Уопнс. Гс)дг.ле; с з, можсс . Рея ":;С)ать, Ч ГО1 р(.,лодовэтсл(зно, пыиГры 9 бс(стодееествии заявляемого устройства пп срэвне ниО с прототипом ЛТ сос-эвит;ЬТ = ) - Т = Мтсн с Ьфу кспм; ).Таким образом. предлэ аемое угтройст- ВО ПРОИЭГОДИТ тах КЕ, КЭК И ПРОТОТИП, т,. числение козфФициес(тот) разложения функсии, Обладая при э.сом больним быстродействием и более и)Ос) ой конгтрукцией.Предлагаемое устройслгвп цепегообрэзно истеользог)эть при построении спецпро. цегсс)ров обработки сигналов и иэображений в реальном мэснс табе времени для оесие;сия задач спекраль(по анализа. Реализэсеия данного устросествл на основе инте(ральной технологии позволит увеличить быстродействие систем цифровой обработки, э тэкке ппвысись Ггхнологичност. ьИ 1: зэ гнет пргсстптьс ссруктуры усгройссчэ, что с( свело Г,о). Ль, о Огпечит увол)ЧРс(ИЕ ПООДЕГГЭ Вьс-,ОДЭ ГОЛИ ЫХ ИЬ 1 с. п)и тех произв)дст.зс, э тэг.же снезсеть сто имс) оть устр ) ег.т аГРормесссэ изобре гения Устрой:тво для вычигления коэффициентов разложения функции, содер кащее ре (истр, сулемэтор двух и-разрядных чисел, птличак)щееся тем,что,сцс)льсо упрощения устройства за счет разложения функции на основе теплиссевой матрицы, оно содержит элемент И-НЕ, счетчик, первую и вторую группы элементов И, причем разряды входа )с)Ойстел подключены к ПЕОВЬ(М ЛХОДЛМ СС)С .Етствл ОЩИХ ЗЛЕМЕН- тов И первой Групгесс, сгеорые входы которых подключены к выходу. Гсемента И .НЕ, входу счетчика и вторым входам соотва.сствую(цих элементов И второй группы, первые входы которь(х подключены л сооветствующим выходам регистра, выходы элементов И первой и второй гр;пп подключены к соответствующим входэле с," л;эторэ, выход которого подключен к ьыходу устройства и входу регистра, )ход синхронизации устройства подключен к первсзРлу входу эле(лента И - НЕ, второй вход кото)ОГО подключен к выходу переполнения счетчика, входы обнуления счетчика и регистра подключены к входу начальной установки усе ройства.1824641 оставитель А. Артюшиехред М,Моргентал актор С, Кулака Рректор М. Самборская изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 О аз 2226 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5