Арифметическое устройство для базовой операции быстрого преобразования фурье

ие дедам изобретений и отхрцтийДата опубликования описания 23.10,81(72) Автор изобретения В. Ф. Коваль Ордена Ленина институт кибернетики(54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВДЛЯ БАЗОВОЙ ОПЕРАЦИИБЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯФУРЬЕ емых Наиболее бпредлагаемомство для базоэования Фурьгистра, два реразования пря лиэким техническим решением ку является арифметическое устрой.вой операции быстрого преобрае, содержащее два статических регистра сдвига, два блока преоб.мого кода в инверсный, комбиИзобретение относится к автоматике и вычис. лительной технике и может быть использовано для построения процессоров быстрого преобразования Фурье (БПФ) и других устройств цифровой вычислительной техники, в которых необходимо выполнять операции вида (1):Р = А + (+ВСОБ)Р = А - (+ВС + 08)Известно арифметическое устройство комбинационного типа, используемое для выполнения операций БПФ вида (1), содержащее четыре матричных умножителя и четыре сумматора 111.Недостатком этого устройства являются большие аппаратурные затраты, обусловленные тем, что количество оборудования, необходимого 1 втя построения данного устройства, пропорци- . онально квадрату числа разрядов обрабатьтванационный и накапливающий сумматоры, а также элемента И, ИЛИ (2.Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, поскольку базовая операция БПФ вида (1) выполняется в нем в два этапа через операцию вида (2):(+ ЗС + 08)Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что арифметическое устройство для базовой операции быстрого преобртзования Фурье, содержащее два регистра, два регистра сдвига, два блока преобразования прямого кода в инверсный, пер вый сумматор, накапливающий сумматор, причем выход первого и выход второго регистров подключены соответственно к информационным входам первого и второго блоков преобраэова. ния прямого кода в инверсный, управляющие входы которых являются управляющими вхо. дами устройства, а входы управления выдачей информации первого и второго блоков лреоб. разования прямого кода в инверсный подключены к выходам первого и второго регистров,сумматора подключен к первому входу первогосумматора, выход которого является первымвыходом устройства, содержит второй сумматор, выход которого является вторым выходомустройства и подключен ко входу накапливающего сумматора, второй вход первого сумматораподключен к выходу первого блока преобразования прямого кода в инверсный, выход первого сумматора подключен к первому, а выходвторого блока преобразования прямого кодав инверсный - ко второму входу второго сумматора. На чертеже представлена функциональнаясхема арифметического устройства для базовой операции быстрого преобразования Фурье.Схема содержит регистр 1 сдвига (первогомножителя), регистр 2 (первого множимого),блок 3 преобразования прямого кода в инверсный, сумматоры 4 и 5 (комбинационного типа),накапливающий сумматор 6, регистр 7 сдвига(второго множителя), регистр 8 (второго множимого), блок 1 преобразования прямого кода в инверсньщ, управляющие входы 10 и 11,выходы 12 и 13,Функция каждого из блоков 3 и 9 определяется следующим образом.При нулевом сигнале на соответствующемуправляющем входе 10 или 11 выходной кодрегистра 2 или 8 передается на выход блока 3или 9 без изменения . При единичном управ.ляющем сигнале осуществляется поразряднаяинверсия кода. Передача кода через блок 3 или9 разрешена, если в выходном разряде регистра сдвига 1 или 7 записана едищща, в против"ном случае на выходе блока 3 или 9 формируетсн нулевой код,Предлагаемое арифметическое устройство работает с действительными числами, представлен.ными в прямом или дополнительном двоичномкоде.Два идентичных устройства составляют комплексное арифметическое устройство процессора быстрого преобразования Фурье. МножимыеВ и О, а также число А представлены в моди.фицированном дополнительном коде, т.е, знакчисла записан в двух старших разрядах. Множители С и 8 представлены в дополнительномкоде и в каждом из них имеется еще одинслужебный разряд, расположенный левее знакового бита.Наличие единицы в служебном разряде гово.рит о том, что в операции (1) будет участво.вать число А, в противном случае выполняетсяоперация (2). Все числа, участвующие в опера.ции (1), по модулю меньше единицы и представлены в кодах с фиксированной запятойпосле знака. 15 го 25 50 35 40 4Перед началом вычислений производится одновременная загрузка операндов в регистры 1, 2, 7 и 8, и на управляющие входы устройства 10 и 11 поступают логические нули,Разряды множимых В и 0 иэ регистров 2 и 8, логически умноженные на значения битов множителей из регистров 1 и 7, передаются навходы сумматоров без инвертирования (здесьрассматривается работа, когда вычисляется выражение с верхними знаками), На входы переносов сумматоров 4 и 5 поступают логические нули. Одновременно с загрузкой операн. дов накапливающий сумматор 6 сбрасывается в нуль. На выходе сумматора 5 установится сумма содержимого накапливающего сумматора 6, частного произведения первого множимого и частного произведения второго множимого, Полученная сумма записывается в накапли. вающий сумматор и сдвигается на один разряд вправо (в сторону младших разрядов). Одновременно с этим производятся сдвиги на один разряд множителей вправо. Этн операции по.вторяются (М - 1) раз, где М - число разрядов множителя.На М-м такте множимые В и 0 умножают. ся на значения знаковых битов множителей С и 8. Поскольку устройство работает с дополнительными кодами, то в этом такте из содержимого накапливающего сумматора необходимо вычесть значение частных произведений множимых на знаки множителей, т.е, произвести коррекции произведений.Для этого на М-м такте на управляющие входы устройства 10 и 11 поступают логические едивщы, а на входы переносов сумматоров 4 и 5 - знаки соответствующих множителей.В момент записи скорректированного реэуль. тата в накапливающий сумматор в регистр 2 первого множимого загружается число А, а в регистр 8 второго множимого числа 2 А. Одно. временно сдвигается содержимое регистров 1 и 7. При этом на входы управления выдачей инфор.мацни блоков 9 поступают служебные биты,равные логическим единицам. На управляющийвход блока 3 подается логический нуль, а второго 9 - логическая единица, Одновременно на вход переноса первого сумматора 4 подается логический нуль, а второго 5 - логическаяединица. На выходе первого сумматора 4 получаетсяалгебраическая сумма числа А с содержаниемнакапливающего сумматора 6, т.е,Р, А + (ВС + 08)а на выходе второго сумматора 5 разностьчисла Р, у числа 2 А, Р, = А + (ВС + 08) ++ гД + г - Д + (ВС + 08),представляющая собой поразрядную инверсиючисла Р 2.. выражением Формула изобретения Арифметическое устройство для базовой операции быстрого преобразования Фурье, содержащее два регистра, два регистра сдвига, два бло ка преобразования прямого кода в инверсный первый сумматор, накапливающий сумматор, причем выход первого.и выход второго регистров подключены соответственно к информационным входам первого и второго блоков преобразования прямого кода в инверсный, управляющие входы которых являются управляннци. 75387 6ми входами устройства,. а входы управлениявыдачей информации первого и второго блоковпреобразования прямого кода в инверсный под.ключены к выходам первого и второго регистров сдвига соответственно, выход накапливакицего сумматора подключен к первому входупервого сумматора, выход которого являетсяпервым выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быст.родействия, оно содержит второй сумматор, выход которого является вторым выходом устройства и подключен ко входу накапливающего сумматора, второй вход первого сумматораподключен к выходу первого блока преобразования прямого коде в инверсный, выходпервого сумматора подключен к первому, авыход второго блока преобразования прямогокода в инверсный - ко второму входу второго сумматора.Источники информации,гопринятые во внимание при экспертизе1. Рабинер Л. и Гаулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов, М "Мир",1978, с. 707, фиг. 11.5,2. Авторское свидетельство СССР Ио 553613,25кл, 6 Об Е 7/38, 197 б (прототип).875387 77 оставитеиь В. Байковхред Л.Пекарь дэктор Н. Кончицкая орре акаэ 9335/74ВНИ Лтета СССРытийнаб., д. 4/5 Тираж 748 ИПИ Государственного коми по девам иэобретений и отк 113035, Москва, Ж 35, Раушскаясное ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4