Устройство для выполнения быстрого преобразования вещественных последовательностей

(51) 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оа ымаок ка ье- го ГОСУД АР СТ 8 Е ЧНЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР В 886005, кл, 6 06 Г 15/332, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1343424, кл. 6 06 Е 15/332, 1985.(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВЕННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для построения сг)ециализированных вычислительных Изогоетение относится к области вычислител: ной техники и предназначено для построен:бя специализированных вычислительных средств спектрального анализа сигналов.Цель изобретения - повышения быстродействия.На фиг,1 представлена схема устройства для выполнения быстрого преобразования (Хартли) вещественных последовательностей; на фиг.2 - схема вычислительного блока первого вида; на фиг,З - схема вычислительного блока второго вида; на фиг.4- схема вычислительного блока третьего аида; на фиг.5 - схема блока поворота вектора; на фиг.б- схема устройства для выполнения быстрого преобразования (Фурье) вещественных последовательностей; на фьлг.7 - схема преобразователя.Устройство для выполнения быстрого преобразования (Хартли) вещественных последовательностей (фиг.1) содержит вычислисредств спектрального анализа сигнал Цель изобретения - повышение быстрод ствия. Для этого в устройство введены числительные блоки первого, второго третьего аида и преобразователь. Вычис тельный блок первого вида содержит сум тор и аычитатель, вычислительный бл второго вида - даа вычислительных бло первого вида. вычислиельн ый блок трет го вида - вычислительные блоки перв вида и блоки поворота вектора, аключа щие в себя умножители, сумматор и аычи тель, Преобразователь содерж вычислительные блоки первого вида, 1 з ф-лы, 7 ил. тельные блоки 11 1 и/ 2 первого вида, вычислительные олоки 21, 21 ч/ 4 второго вида, вычислительные блоки 313 Ч 2 ф третьего вида, где к =- 1,2 1 оц 2 М- номер фс ступени, 3Вычислительный блок первого вида ф (фиг,2) содержит вычитатель 4 и сумматор 5.Вычислительный блок второго вида (фиг.3) ц содержит вычислительные блоки 61 и 62 первого вида, Вычислительный блок третьего аиде (фиг 41 содержит вичиспигепьице бпоки 71, ь 72, 72 первого вида(к = 1,2, о 92 И) и, д, блоки 81, 82 82 -1 поворота вектора. Блок б поворота вектора (фиг.5) содержит умножители 9-12, выцитатель 13 и сумматор 14.Устройство при выполнении быстрого преобразования Фурье (БПФ) содержит устройство 15 для выполнения быстрого преобразователя Хартли (БПХ), представленное на фиг.1, и преобразователь 16. Преобразователь 16 содержит вычислигельные блоки 171,172 17 й/2-1Б = зи2где к - номер ступени, ) - номар блока пово рота вектора, Операция умножения данных А и В нэ константы выполняется на умножителях 9 - 12, операция сложения на сумматоре 14, а операция вычитания на вычитателе 13.Гэким образом, за один проход инфор мации через устройство над М входными данными выполняется й-точечное быстрое преобоазовэние Хартли. При выполнении алгоритма БПФ результаты с выхода устройства 15 для выполнения алгоритма БПХ 40 поступают на преобразователь 16, в котором в блоках 171, 172 17 м/2-1 производится вычисление четной и нечетной . составляющих БПХ. На первых (М/2-1)-х выходах преобразователя 16 получаются мни мые части БПФ вещественной последовательности в обратном порядке, начиная с (й/2-1)-го выхода. На выходах с й/2-го по й-й преобразователь 16 получаются действительные части БПФ веществен ной последовательности в обратном порядке, начиная с К-го выхода.Ф о р мул а изобретен ия1. Устройство для выполнения быстрого преобразования вещественных последова тел ьностей, содержащее блок поворота вектора, содержащий три умножителя исумматор, причем выход первого умножителя соединен с первым входом сумматора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью Устройство работает следующим образом.На входы устройства в двоично инверсном порядке одновременно поступают Й чисел, подлежащих обработке. Устройство 15аппаратно реализует граф-схему алгоритмаБПХ, Нэ вычислительных блоках 1 выполняется первый этап алгоритма БПХ. Каждыйблок 1 выполняет операцииА=А+ В; В =А- В,где А и В - входные данные, Сложение выполняется на сумматоре 5, а вычитание навычитателе 4, В блоках 2 выполняется второй этап алгоритма БПХ. Каждый блок 2выполняет операции, аналогичные операциям блока 1, Каждый блок 3, в которомвыполняется К-й этап алгоритма Хартли, состоит из блоков 7 первого вида и блоков 8поворота вектора. В блоках 7 выполняютсяоперации, аналогичные операциям, выполняемыми блоками 1. Блоки 8 поворота вектора выполняют операцииА = А С+ В З; В = А 5 - В С,где константы Я) и С) соответственно равны2 кИ/4 - Д2" 5 10 15 20 25 повышения быстродействия, в него дополнительно введены М/2 вычислительных блоков первого вида, й/4 вычислительных блоков второго вида и й/4 вычислительных блоков третьего вида, где й - размерность преобразования, причем первый и второй входы й/2 вычислительных блоков первого вида являются входами устройства, первый и второй выходы (21-1)-го вычислительного блока ( = 1,2, й.4) первого вида соединены соответственно с первым и вторым входами 1-го вычислительного блока первого вида, первый и второй выходы 21-го вычислительного блока первого вида соединены соответственно с третьим и четвертым . входами 1-го вычислительного блока второго вида, первый второй, третий и четвертый выходы (2 Я - 1)-го вычислительного блока второго вида (Я = 1 й/8) соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами Я-го вычислительного блока третьего вида первой ступени, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами 23-го вычислительного блока второго вида, ц-й выход (2 а)-го вычислительного блока третьего вида к-й ступени (к = 1,2,3,оц 2 М -3, а = 1,2 й/2+ вычислительного блока третьего вида (к + 1)-й ступени, (д +2 +-й вход которого соединен с о-м выходом 2 а-го вычислительного блока третьего вида М-й ступени, причем вычислительный блок первого вида содержит сумматор и вычитатель, первые входы сумматора и вычитателя соединены с вторым входом вычислительного блока первого вида, вторые входы сумматора и вычитателя соединены с первым входом вычислительного блока первого вида, выходы сумматора и вычитателя соединены соответственно с вторым и первым выходами вычислительного блока первого вида, вычислительный блок второго вида содержит два вычислительных блока первого вида, причем первый и второй входы первого вычислительного блока первого вида соединены соответственно с первым и третьим входами вычислительного блока второго вида, первый и второй входы второго вычислительного блока первого вида соединены соответственно с вторым и четвертым входами вычислительного блока второго вида, первый и второй выходы первого вычислительного блока первого вида соединены соответственно с первым и вторым выходами вычислительного блока второго вира, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами второго вычислительного блока первого вида, вычислительный блок третье 1644157го вида содержит 2 вычислительных блоков первого вида, где а- номер ступени, а = 1,2 1 оц К -2, и дополнительно 2блоков поворота вектора, причем первый вход )-го блока поворота вектора О = 5 1,22 ) соединен с)-м входом вычислительного блока третьего вида, второй вход -го блока поворота вектора соединен с (2-м входом вычислительного блока третьего вида, первый вход 2 -го блока 10апервого вида соединен с 2 -м входомивычислительного блока третьего вида, 3 2-й вход которого соединен с вторым входом 2 -го вычислительного блока первого вида, первый вход 2 -го вычислительа+1Г а. ного блока первого видасоединен с 2 +1-м входом вычислительного блока третьа+гего вида, 2 -й вход которого соединен с вторым входом 2 -го вычислительного блока первого вида, первый вход щ-го вычислительного блока первого вида (а = 1,2, 2) соединен с первым выходом е-го блока поворота вектора, второй вход в-го вычислительного блока первого вида соединен с (2 + в)-м входом вычислительного блока третьего вида, первый вход (е + 2 )-го вычислительного блока первого вида соединен с вторым входом е-го блока поворота вектора, первый выход г-го вычислительного блока (г = 1,2, 2 ) соединена+1с г-и выходом вычислительного блока третьего вида, второй выход г-го вычислительноа+ го блока первого вида соединен с г+2 )-м выходом вычислительного блока третьего вида, в блок поворота вектора введен четвертый умножитель и вычитатель, причем первый вход блока поворота вектора соединен с входами первого и третьего умножителей, выход второго умножителя соединен с первь,м входом вычитателя, второй вход блока поворота вектора соединен с входами второго и четвертого умножителей, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно вычитателя и сумматора,выход вычитателя соединен с первым выходом блока поворота вектсра, второй выход которого соединен с выходом сумматора, выходы вычислительного блока третьего вида (1 оцК -3)-й ступени являются группой выходов устройства.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введен преобразователь, содержаций К/2-1 вычислительных блоков первого вида, причем 1-й выход вычислительного блока третьего вида (оц г К)-й ступени (1 = 1,2 К) соединен с т-м входом преобразователя, К/2-й и К-й входы которого являются соответственно К/2-м и К-м его выходами, 1-й и (К - )-й входы преобразователя (1 =- 1,2 К/2 -1) являются соответственно первым и вторым входами 1-го вычислительного блока первого вида, первый и второй выходы которого являются соответственно (К -Т)-м и ( К/2 - 1)-м выходами преобразователя, выходы преобразователя являются дополнительной группой выходов устройства,/гв г,7 Составитель ЮЛанцовРедактор Е,Папп Техред М,Моргентал Корректор М,Самборска аказ 1242 ЙНИИП Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгор гарина,/2 Ф/2 ФгТираж 414осударственного комитета по113035, Москва, Ж