Устройство для цифровой двумерной свертки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 6 Г 15/353 РЕТЕНИ ПИСАНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ рудовогоочной меИ. Кучеренко,Очин 3 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена ТКрасного Знамени институт тханики и оптики(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ДВУМЕРНОЙ СВЕРТКИ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке двумерных массивов данных большой размерности, например для обработки изображений.Цель изобретения - упрощение устрой"ства. Поставленная цель достигаетсяза счет того, что устройство состоитиз Я вычислительных блоков, счетчика,дешифратора и элемента НЕ, причемкаждый вьгйслительный блок содержитМ регистров сдвига, М умножителей,М-входовый сумматор, сумматор, .элемент НЕ и два регистра с трехстабильными состояниями с соответствующимиИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке двумерных массивов данных большой размерности,например для обработки изображений, 5Цель изобретения - упрощение устройства,На фиг. 1 и 2 изображена структурная схема устройства с ядром 1)хМ;на фиг, 3 " временные диаграммы работы устройства,Устройство (фиг, 1 и 2) с ядромЫхК состоит из М вычислительных блоков 1, в каждый из которых входят М(М) сумматоров 4.1-4,М, сумматор5 результата, регистры 6 и 7 с трехстабильными состояниями, и.элементНЕ 8 смещения, счетчика 9, дешифратора 10 и элемента НЕ 11 синхронизации. На фиг. 1 и 2 обозначены такжевход 12 задания коэффициентов, вход13 задания режима, информационныевходы 14, вход 15 нулевого кода, информационный выход 16 и тактовыйвход 17.Устройство работает следующим образом.,30Предварительно с помощью управля"ющего сигнала на входе 13 регистры 2переводятся в состояние ввода и сдвига последовательного кода и в эти регистры через вход 12 загружаются весовые коэффициенты таким образом,что коэффициенты располагаются в,регистрах 2 в следующем порядке: Я1)1 ю ю 1)м э 1)к1)не Жми в.-,м фф 1)о ф 1)гг ф40Ю м, Затем с помощью управляющегосигнала на входе 13 регистры 2 переводятся в состояние приема, информации с входов параллельного кода,Вычисление свертки входного изображен мния с ядром БхМ Б . = Е ;С Эе11+1, М+1( )ю 3+ш-( в -) Ч иллюстрируется2 2 твременными диаграммами, представленными на фиг. 3, и выполняется посредством параллельного умножения входнойстроки изображения (М 4 2ММ+1, 55)) 2Э +(-. - 7 на соответствующие весовые коэффициенты: Я,1)Чдля элемента изображеМ ния Э , -(- ) (первые умножители 32вычислительных блоков 1); УЫ, для элемента изображения Э,М+1-( в в )+1 (вторые умножители 3 вычис 2лительных блоков 1); Ы ЫЮ 1 для элемента изображения Э,-( -- 1 + ш(ш-е умножители 3 вычис 2лительных блоков 1); Ч 1, Ч ц1)ям для элемента изображения Э +М) Ю (ш= 1 , 1 , и= 1 , 1) ) с обр а зо в анием частичных сумм Б= , ЭМ+ 1П и-( - -)+ ш Ч (п=1 Х) в суммато 2 и,рах 4, увеличения промежуточных значений свертки в регистрах 6 и 7 назначение частичных сумм Б; , сдвигавесовых коэффициентов в регистрах 2на один коэффициент (т.е. на однустроку) при каждом. поступлении новойстроки изображения, формирования результата свертки в одном из регистров 7 после обработки каждой строкиизображения,Считывание результата свертки изрегистра 7 осуществляется с помощьюуправляющего сигнапа, поступающего,на входы управления тристабильнымивыходными каскадами с соответствующе 1го выхода дешифратора 10, Этот жеуправляющий сигнал поступает черезэлемент НЕ 8 на вход управления тристабильными выходными каскадами регистра 6 и запрещает передачу данных с его выходов на входы сумматора5, при этом на соответствующих входах сумматора 5 с помощью входа 15нулевого кода устанавливается нуле-.вой код и тем самым обеспечиваетсясложение первой частичной суммы новой свертки с нулевым значением, чтоФможно рассматривать как обнулениепредыдущего результата, Цикл счетчика 9 составляет К тактов, Синхрони"зация приема входных данных в умно,жителях 3, синхронизация произведенийв умножителях 3 и синхронизация приема данных в регистрах 6 и 7 осуществляются по переднему фронту импульсов на тактовом входе,17, а прием(сдвиг) весовых коэффициентов в ре 1264гистрах 2 и приращение счетчика 9 - по переднему фронту импульсов на выходе элемента НЕ 11 синхронизации, что соответствует заднему фронту импульсов на тактовом входе 17. 5Формула изобретенияУстройство для цифровой двумерной свертки, содержащее Ю(Х - число строк матрицы коэффициентов) вычислительных блоков, причем 1. -й (д 1, Я) вычислительный блок содержит М умножителей (М - число столбцов матрицы коэффициентов) и М-входовой сумматор,15 а выход 1.-го умножителя подключен к -му входу М-входового сумматора,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит элемент НЕ, дешифратор и 20 счетчик, а д-й вычислительный блок содержит М последовательно соединенных регистров сдвига, сумматор, элемент НЕ, первый и второй регистры с трехстабильными состояниями, при чем информационный выход:5-го (11,М) регистра сдвига подключен к первому входу -го умножителя, выход, М-входового сумматора подключен к первому входу сумматора, выход которого под ключен к информационным входам первого и второго регистров с трехстабиль ными состояниями, тактовые входы кото" рых объединены между собой и с входом синхронизации -го умножителя и являются тактовым входом устройства, выход первого регистра с трехстабильными состояниями подключен к второму входу сумматора и к входу нулевого кода устройства, вход управления ре жимом первого регистра с трехстабильными состояниями подключен к вы 309 4Ходу элемента НЕ вычислительного блока, вход которого объединен с вхо-дом управления режимом второго регистра с трехстабильными состояниями и подключен к выходу дешифратора, вход которого подключен к информационному выходу счетчика, счетный вход которого объединен с тактовым входом 1-го регистра сдвига д-го вычислительного блока и подключен к выходу элемента НЕ, вход которого является тактовым входом устройства, а управляющие входы регистров сдвига всех вычислительных блоков объединены и являются входом задания режима устройства, вторые входы 1-х умножителей всех вычислительных блоков объединены и являются 1-м информационным входом устройства, информационный выход 1-го регистра сдвига 1-го (1=1, М) вычислительного блока подключен к информационному входу 1-го регистра сдвига Ос +1)-го вычислительного блока, а информационный выход 1-го регистра сдвига Б-го вычислительного блока подключен к информа. ционному входу -го регистра сдвига первого вычислительного блока, вход последовательного занесения информации первого регистра сдвига первогосвычислительного блока является входом задания коэффициентов устройст" ва, выход последовательной выдачи информации М-го регистра сдвига 1-го (1 =1, И) вычислительного блока подключен к входу последовательного занесения информации первого регистра сдвига (1+1)-го вычислительного блока, выходы вторых регистров с трех- стабильными состояниями всех вычислительных блоков объединены и являются информационным выходом устройства, 12643091264309 Сдстовни чепца езупбтаща йаИб Составитель А. БаранТехред Л.олейник Корректор А, Тяс едактор А, Ог Заказ 5573 56 одписное обр Ж-З 4 венно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород оиз роектна ОхИ йсинхрюни эаииа Щ)ием дФньх 5 аннихЮ уинюяитеюи Ю Формиродание ороиудений РунвмитеЮЯХ Я Приеманных Югипюрова Вша злеменв И 6" 12 с риитиВНИИПИ Государ по делам из 13035, Москва, раж 816нного комитета Стений и открытийРаушская наб.,