Арифметическое устройство для быстрого преобразования фурье

СО 8 ЕТСКИХЛИСТИЧЕСКИХ 19) 01) 32712 у 51 4 Р 1 32 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 995096, кл. С 06 Р 15/332, 1983.Авторское свидетельство СССР У 1149275, кл.С 06 Р 15/332, 1985. (54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования Фурье.Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигаетсяза счет того, что в состав устройства входят входной регистр 1, коммутатор 2, сумматор-вычитатель 3, регистр мнокимого 4, блок умножения 5,регистр множителя 6, регистр произведения 7, коммутатор 8, регистры 9,1 О, блок синхронизации 11, вход 12первого операнда, информационный выход 13, вход 4 второго операнда,вход 15 задания коэффициента и соответствунщие связи между узламиустройства, 4 ил.Етй,+ (1 шА- исходные отсчеты (верхний и нижний операндыграфа базовой операциибыстрого преобразованияФурье ;- преобразованные отсчеты(верхний и нижний операнды графа базовой опегде А;, В 1 132Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования н составе специализированных процессоровбыстрого преобразования Фурье (БПФ 1.Целью изобретения является упрощение устройства.На фкг;1 представлено арифметическое устройство,цля быстрого преобразования Фурье; на Фиг.2 - временная диаграмма работы устройства;на фиг.З - структурная схема блокасинхронизации; на фиг.4 - временнаядиаграмма работы блока синхронизации,на фиг.4 - временная диаграмма работы блока синхронизации,Арифметическое устройство длябыстрого преобразования фурье ( фиг.1содержит входной регистр 1, первыйкоммутатор 2, сумматор-вычитатель 3,регистр 4 множимого,блок 5 умножения,регистр 6 множителя, регистр 7 произведения, второй коммутатор 8, первый регистр 9, второй регистр 10,блок 11 синхронизации, вход 12 первого операнда устройства, информационный выход 13 устройства, вход 14второго операнда устройства, вход15 ( тригонометрического коэффициента устройства.Блок синхронизации (фкг.З) содержит генератор 16, счетчик 17, узелпостоянной памяти 18, дешифратор19, элемент И 20.Устройство выполняет базовую операцию алгоритма быстрого преобразования фурье с основанием 2;-1 - 1 Ч =е КеЕш10Ке 1 =сон хх 27/М) 13 рации быстрого преобразования Фурье );комплексный тригонометрический коэффициент;количество точек быстрого преобразования Фурье;действительная часть;.мнимая часть; действительная ( косинусная ) часть тригонометрического коэффициента,1=002 15ЕгЯ =эпхх 2 й/Й)в мним (скнусная) частьтригонометрическогокоэффициента, 1.=0,1ий.Рассмотрим рабату устройства привыполнении базовой операции быстрогопреобразования Фурье, Будем считать,что прием н регистры осуществляетсяпо передним фронтам полутактовых импульсов, а счетчик работает по заднимфронтам попутактоных импульсов. Нафиг,2 показаны выполняемые операциисумматором-вычитателем и коммутаторами и принимаемая информация в регистры, а на фиг.4 - команды, поступающие на управляющие входы элемен-,тов устройства с ныходов блока 11синхронизации. Первые дна такта полезная информация на выход 13 устройства .не подается, но в дальнейшем вЗВсередине каждого такта при непрерывном поступлении данных на входы устройства на выходе 13 появляются соответствующие результаты, которые могут быть записаны во внешнюю памятьпо передним фронтам вторых полутактовых импульсон в каждом такте.Цикл работы устройства составляетчетыре такта. Такт работы устройстваесть такт работы умножителя,В первом такте коммутатора 8 покоманде с пятого выхода блока 11синхронизации подключает вход 14 устройства к входу регистров 9 и 10 ипо команде с второго выхода блока 11синхронизации в регистры 1 к 9 соответственно записынаются КеА и КеВ1по команде с третьего выхода блока 1синхронизации коммутатор 2 подключает выход регистра 1 к первому входусумматора-вычитателя 3; по командес восьмсго выхода блока 11 синхронизации разрешается выдача КеВ иэ регистра 9 на второй вход сумматора1327 15 3вычитателя 3, который в первой половине такта работает в режиме вычитания, а во второй половине - в режиме сложения по команде с шестого выхода блока 11 синхронизации. Во втоб рой половине такта на выходе сумматора-вычитателя 3 формируется разность КеА,.-КеВВо втором такте в регистр 4 по команде с четвертого выхода блока 11 синхронизации записывается КеА. - КеВ., в регистр 6 по команде с первого выхода блока 11 синхронизации записывается КеЧ . Блок 5 умножения формирует на своем выходе произведение (КеА; - КеВ,.) КеИ, во второй половине такта в регистр 10 по команде с седьмого выхода блока 11 синхронизации записывается 1 шБ, .20В третьем такте по команде с первого выхода блока 11 синхронизации произведение (КеА.- КеВ ).КеИ за 1письвается в регистр 7, ТшИ- в регистр 6. Блок 5 умножения форми рует на своем выходе произведение (КеА;" КеВ;)-ТшУ, сумматор"вычитатель 3 по команде с шестого выхода блока 11 синхронизации в первой половине такта работает в режиме сло- щ жения, а во второй половине - в режиме вычитания. В первой половине такта на выходе 13 устройства формируется результат КеС. = КеА.+ КеВ .Вовторой половине такта выход регистра35 7 подключается через коммутатор 8 по команде с пятого выхода блока 11 синхронизации к инФормационным входам регистров 9 и 1 О, и по команде с второго выхода блока 11 синхрони-. 4 О эации произведение (КеА., - КеВ;) КеУ переписывается в регистр 9, а ТшА. с входа 12 устройства - в регистр 1.1По команде с девятого выхода блока 11 синхронизации с выхода регистра 10 ТшВ; поступает на второй вход сумматора-вычитателя 3 и иа его выходе формируется равность (1 шА; - 1 шВ;). В четвертом такте разность (1 шА . - ТшВ.) по команде с четверто 3 50 го выхода блока 11 синхронизации записывается в регистр 4, по команде с первого выхода блока 11 синхрониза- . ции произведение (КеА - КеВ,) ТшМ записывается в регистр 7, а 1 шВ в регистр 6. Блок 5 умножения формирует на своем выходе произведение (ТшА,. - 1 шВ ). ТпЛ ф.Сумматор-вычитатель 3 по команде с шестого выхода 2 О4блока 1 синхронизации работает в режиме сложения и на выходе 13 устройства в первой. половине такта формируется результат ТтС, 1 шА + 1 шВ., во второй половине такта произведение (КеА, - КеВ;).ТпЛ переписывается в регистр 10 по команде с седьмого выхода блока 11 синхронизации. В пятом такте по команде с первого выхода блока 11 синхронизации произведение (1 шА; - ТшВ;) ТшЧ записывается в регистр 7, а Кеь " в регистр 6. Блок 5 умножения Формирует на сво" ем выходе произведение (ТшА; - ЕшВ; ) КеЧ, по команде с третьего выхода блока 1 синхронизации в первой поло-. вине такта коммутатор 2,подключает к первому входу сумматора-вычитателя 3 выход регистра 7, а во второй половине такта - выход регистра 1. Сумматор-вычитатель 3 в первой половине такта работает в режиме сложения, а во второй половине такта - в режиме вычитания. На второй вход сумматора-вычитателя3 по команде с восьмого выхода блока 11 синхронизации разрешается выдача информации с выхода регистра 9 и в первой половине такта на выходе 13 устройства формируется результатКеР, (КеА; - КеВ;) КеЧ ++ (ТшА; - ТшВ;) . Тпа .Во второй половине такта по команде с второго выхода блока 11 синхронизации в регистр 1 эаписьваетсяКеА; , в регистр 9 - КеВ; операндов следующей (д+1)-й базовой операции. На выходе сумматора-вычитателя3 формируется разность (КеА.,КеВ;, ), В шестом такте по командес первого выхода блока 11 синхронизации произведение (ТшА; - 1 шВ,.) аЖеЯ записывается в регистр 7, аКе 1- в регистр 6, на второй входсумматора-вычитателя 3 по команде сдевятого выхода блока 11 синхронизации разрешается выдача информациис выхода регистра 1 О, по команде счетвертого выхода блока 11 синхронизации разность (КеА;+, - КеВ 1 ) записывается в регистр 4. Блок 5 умножения формирует на своем выходе произведение (КеА; - КеВ; ) КеЯ",По команде с шестого выхода блока11 синхронизации сумматор-вычитатель3 работает в первой половине тактав режиме вычитания, а во второй поло 5 "13 П 1 нине такта " режиме сложения, в первой половине такта выход регистра 7 через коммутатор 2 по команде с третьего выхода блока 11 синхронизации подключается к первому входу сумматора-вычитателя 3, и на выходе 13 устройства формируется результат1 шВ - - (КеА - КеВ ) 1 щт ++(1 шА - 1 шВ ) -КеЫ . 1 ОВо второй половине такта по команде с пятого выхода блока 11 синхро- ниэации коммутатор 8 подключает вход 14 устройства к информационным входам регистров 9 и 10 и по команде с второго выхода блока 11 синхронизации в регистр 10 записывается 1 шВ1 а ф В седьмом такте устройство работает аналогично третьему такту и в первой половине такта на выходе 13 устройства формируется результат КеС;КеА; + КеВ; Далее устройство работает аналогичным образом и выдает результаты выполнения очередной базовой операции эа четыре так. та с интервалом в один такт в последовательности 1 шС; , Ке 09 Формула изобретенияАриФметическое устройство для быстрого преобразования Фурье, содержащее первый и второй коммутаторы, ,35 первый и второй регистры, сумматорвычитатель, регистр множимого, регистр множителя, регистр произведения, блок умножения, блок синхрони-.зации и входной регистр, выход кото- щ рого подключен к первому информационному входу первого коммутатора, вьщод которого, подключен к первому входу сумматора-вычитателя, выход 20 брегистра множимого подключен к первому входу блока умножения, выход которого подключен к информационномувходу регистра цроизнедения, тактовый вход которого соединен с тактовым входом регистра множителя нподключен к первому выходу блока син"хрониэации, второй выход которогоподключен к тактовому входу входногорегистра, информационный вход которого является входом первого операнда устройства, входом коэффициента которого является информационныйвход регистра множителя, ныход которого подключен к второму входублока умножения третий, четвертый,пятый, шестой, седьмой, восьмой идевятый выходы блока синхронизацииподключены соответственно к управляющему входу первого коммутатора тактовому входу регистра множимого, управляющему входу второго коммутатора,входу сумматора"нычитателя, тактовому входу второго регистра, входамразрешения считывания соответственно первого и второго регистров, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью упрощения устройства выходрегистра произведения пдлючен квторому информационному входу первого коммутатора и первому информационному входу второго коммутатора,выход которого подключен к информационнья входам первого и второго регистров, выходы которых подключенык второму входу сумматора-вычитателявыход которого подключен к информационному входу регистра множителя иявляется выходом результата устройства, входом второго операнда которого является второй информационныйвход второго коммутаторами я тактовыйвход первого регистра подключен квторому выходу блока синхрониэааии.