Устройство для выполнения дискретного преобразования фурье

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 191 (И) 65 А С 06 Е 15/3 ИЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ МНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬС(71) Специальное кспструкторскоевычисл .тельной техники Институтакибернетики АН ЗССР(54) УСТРОЙСТВО 11 ЛЯ 11 ПОЛНЕНИЯ ДИСКРЕТ 1 ОГО ПРЕОБРАВОВА 11 Я ФУРЬЕ (57) Иэобретение относится к вычис - литспьной технике н может бьггь испоп 1 овано в аппаратуре радиоэлектронной и иэмеритепьной техники, Цель изс бретення - расширение функциональных воэможностей зд счет выполнения двумерного преобразования Фурье. Постдппгнная цепь дгстигается за счет того, что в устройство входят блок памяти 1, бпок регистров 2, умножитель 3, дрифметический блок 4, блок постоянной памяти 5 и блок управления 6,з,п.ф-пы, 2 ип.(фиг.1) блок 1 памяти (д.1,. хранениявходйых данных, промежуточных результатов вычисленкй и результатов преобразования), шестипортовый блок 2 регистров (регистровый файл, (с 32 регистрами), умножитель 3, арифметический блок (АБ) 4, блок 5 постссяннойпамяти (для хранения коэффициентовпреобразования), блок 6 управления,адресные выходы и выходы синхронизации блска управления 7-12, входы 1317 блока управления и информационныйвход/выход 18 устройства.Бло с 6 управления содержит (фиг.2)четыре загружаемых счстчика 19-22,четыре узча 23-26 постоянной паняи,три регистра 27-29, триггер 30 1элемент И-НЕ 31.Устройство для выполнения дискр;тного преобразования 1:урье сь 1:аол 11 я ттри типовых операции.Типовая операция 1:У ХО - Х 1;ХО ХО + Х 1;Х 1Типзвая операция 2:У 2 = Х 2 СОО;УЗ = ХЗ СОО;Е 2 щ У + УЗ;23 = У 2 " УЗ;уо = хо - гз;ХО ХО + 23;Х 2 22 - Х 1;ХЗ 22 + Х 1;Х УО.Типовая операция 3:УО = Х 4 фС - Х 5 81;У = Х 4 Б + Х 5 С 1;У 2 . в . Хб СЗ - Х 7 фБЗ;УЗ = Хб 53 + Х 7 С 31Е 2УО - У 2;ЕО УО - У 2;Хб щ 22 + Х 2;Х 5 щ 22 - Х 2;ЕЗ щ У 1 + У 31Е У - УЗ;Х 7 23 + ХЗ 1Х 4 щ ЕЗ - ХЗ;х 2 х - 211х - х + Еб;ХЗ щ ХО + ЕО.ХО щ ХО + ЕО,Для обеспечения поточной обработки типовые операции группируются так,чтобы в каждой группе использовались16 исходных значений, т.е. объединяются 8 типовых операций 1, 4 типовыхопераций 2 и 2 типовых операций 3, 28065 25 30 5 О 5 Ю 35 40 45 50 55 Эти гр; ь вы "олняютсР в ватле с 1,ельНЬГС МПКРОПРОГРаММ, хаен ТОГО, К.ЕЮтся микропрограммы 1 ачал 11.ой пераи 11 ЕрСхода ОТ Однок 1 руп 1 Ы типов 1 Х ОСраций к другой и Оконечные микгопрограммы,Рассмотрим работу ус.трой тва привьвслнепии типовых опец и 1, При этомиспользуются следуюшие ОСо печения;АБ - арифметический б-.ок; УК - УмаОжителс; ГЗУ - блок памяти; ПЗУ - бло.спост 1 пней памяти; РФ - блок рсгистров; 1 У - блок упр;влеки я; У - знакВЫПОЛН 11 ая Соса ГВ Ге. ВЧЮШЕ 1 ОПЕРадии;г - старш, я часть слова; Е - Рсгад 1 аячз. ть сло; а; 11,1.2 -Оьера регистров в рс.гис.р,о ом файле 2,. ссмогл 1Вьпо.1 нс. 1 е нач вильнЙперИи ссгласно аар:с иной диаграмв перв такте го адресу с выхода 7 БУ 6 счптываатсв опс ранд Х 01,котс р 11 заппсываетсв через порт загс;. Ы 1 блок 2 пе адрс су 0 посп алу с выходу ГУ 6.Во втором т .:с;с не в иОвчстся пкОдна 1 з с.перапп в силу Осс бенностейрамсал л 1:грамм используем с эеМЕН ГОВ,тпетС м ГС 1 ЬтС По апгаСУ С РЬКОда 7 Уб с тыветс япорад Х 1, которьй зсп ис,пааетсв ч рез порт записиИГ в блок 2 по;дрееу 1 по сигналу сььхода 9 БУЬ.В четвертом . антс ае ьыгаолняетсяни одна из опера 1 цай.В пятом токс по адресу с выхода 7 БУ 6 с Итывается операнд Х 2, которь 3 а 1 ИСЬ 1 РаЕТСя а 1 ЕрЕЗ 1 Орт .ЗЛИСИЯ в блок 2 по адресу 2 по сигналу свыхода 9 БУЬ.В шестом такте ио сина,1 у с выхода 9 БУ 6 считывается через гарт чтения ВА блока .". старша; половина операнда Х 1 с адреса 0 и через портчтения КВ блока 2 сгаршая половинаОперанда Х 11 с адреса 1 и подаетсяна входы АБ 4. Однвременно с выхо;да 10 БУ 6 на ЛБ 4 подаются сигналпраема операндов и код ог, р ции сложения,В седьмом такте по адресу с вьгхода " БУ 6 считывается операнд Х 12,который записывается через порт записи 1 Г в блокпо адресу 3 по сигналу с выхода 9 Буб. В то же время посигналу с выхода 9 Буб считываетсячерез чорт чтения ВА блока 2 младшаяполовина операнда Х 1 с адреса 0 и через порт чтения КВ блока 2 младшая половина операнда Х 11 с адреса 1 и подается ца входы АБ 4. Одновременно с выхода 10 БУб на АБ 4 подается сигнал5 приема.В восьмом такте по сигналу с выхода 9 БУб через порт чтения ВА блока 2 считывается старшая половина операнда Х 1 с адреса 0 и через порт чтения ВВ блока 2 старша половина операнда Х 11 с адреса 1 и подается на входы ЛБ 4, Одновременно с выхода 10 БУ 6 ца ЛБ 4 подаются сигнал приема и код операции вычитания.Вевятом такте по адресу с вь 1 хода 7 БУб считывается операнд ХЗ, который записывается через порт записи Е в блок 2 по адресу 4 по сигналу с выход 9 БУб. В то же время по сигналу с выхода 9 БУ 6 считывается через порт чтения ВЛ блока 2 младшая половина операнда Х 1 с адреса 0 и через порт чтения ВВ блока 2 младшая поло вцца операнда Х 11 с адреса 1 и подаются ца входыАБ 4. Одновременно с выхода 10 Буб на АБ 4 подается сигнал прне.1 а.В десятом такте по сигналу с вы хода 9 ЬУб через порт чтения ВА блока 2 с гитывается старшая половина операнда Х 2 с адреса 2 и через порт чтения ВВ блока 2 старшая половина операнда Х 12 с адреса 3 и подаются на входы ЛГ 14. Одновременно с выхода 10 Буб на ЛБ 4 подаются сигналы приема и код операции сложения.В одиннадцатом такте по адресу с выхода 7 БУб считывается операнд10 Х 13, который записывается через порт записи 7 в блок 2 по адресу 5 по сигналу с выхода 9 БУб. В то же время по сигналу с выхода 9 БУб считывается через порт чтения ВА блока 2 младшая половица операнда Х 2 с адреса 245 и через порт чтения РВ блока 2 младшая половина операнда Х 12 с адреса 3 и подаются ца входы ЛБ 4. Одновременно с выхоца О БУ 6 на ЛБ 4 подается50сигнал приема.В двенадцатом такте по сигналу свыхода Я БУб через порт чтения ВАблока 2 считывается старшая половица55операнда Х 2 с адреса 2 и через портчтения ВВ блока 2 старшая половинаоперанда Х 12 с адреса 3 и подаютсяна входы ЛБ 4, Одновременно с выхода 10 БУ 6 на АБ 4 подаются сигнал при-.ема и код операции вычитания.В тринадцатом такте по адресу свыхода 7 БУб считывается операнд Х 4,который записывается через порт записи 1 Р в блок 2 по адресу 6 по сигналу с выхода 9 БУ 6, В то же время посигналу с выхода 8 Буб считываетсячерез порт чтения ВА блока 2 млаДшая половина операнда Х 2 с адреса 2ц через порт чтения ВВ блока 2 младшая половица операнда Х 12 с адреса 3и подаются на входы АБ 4, Одновременно с выхода 10 Буб на АБ 4 подаетсясигнал приема.В четырнадцатом такте по сигналус выхода 9 БУ 6 через порт чтения ВАблока 2 считывается старшая половинаоперанда ХЗ с адреса 4 и через портчтения КВ блока 2 старшая половинаоперанда Х 13 с адреса 5 и подаютсяна входы АБ 4. Одновременно с выхода О БУ 6 на АБ 4 подаются сигнал приема и передачи и код операции сложения,В пятнадцатом такте по адресу с выхода 7 БУ 6 считывается операнд Х 14,который записывается через порт записи Р в блок 2 по адресу 7 по сигналу с выхода 9 Буб. В то же время посигналу с выхода 9 БУ 6 считываетсячереэ порт чтения ВА блока 2 младшаяполовина операнда ХЗ с адреса 4 и через порт чтения ВВ блока 2 младшая половина операнда Х 13 с адреса 5 и подаются на входы АБ 4. Одновременно свыхода 10 БУ 6 на АБ 4 подаются сигналыприема и передачи.В шестнадцатом такте по сигналу свыхода 9 БУ 6 через порт чтения ВАблока 2 считывается старшая половинаоперанда ХЗ с адреса 4 и через портчтения ВВ блока 2 старшая половинаоперанда Х 13 с адреса 5 и подаются навходы ЛБ 4. В то же время с вьходаАБ 4 считывается старшая половина результата операции сложения операндовХ и Х 11 и записывается через портзаписи ЫР в блок 2 по адресу 16. Одновременно с выхода 10 БУ 6 на АБ 4подаются сигналы приема и передачии код операции вычитания.В семнадцатом такте по адресу свыхода 7 БУ 6 считывается операнд Х 5,который записывается через порт запи,си ЫР в блок 2 по адресу 8, по сигналу с выхода 9 БУ 6. В то же время посигналу с вьгхода 9 БУ 6 ситывается162806 через порт чтения ВА блок;, 2 младшая половш.а опеландг ХЗ с адреса 4 и через порт чтения КВ блока 2 младшая половина операнда Х 13 с адреса 5 и подаются на входы АБ 4, с выхода ко 5 торого считывчетсд младшая половина результата операции сложения операндов Х 1 и Х 11 и записывается через порт записи 1 гР в блок .". по адресу 16. Одновременно с выхода 10 БУ 6 на АБ 4 подаются сигналы приема и передачи.В восемнадцатом такте по сигналу с выхода 9 БУ 6 через порт чтения КА блока 2 считывается старшая половин операнда У 4 с здрега 6 и через порт чтения В. блока 2 старшая половина операнда Х 1,4 с адреса 7 и подаются на входа АБ 4. В то же время с;,ь:хода АБ 4 считывается старшая пггловинз ре эультата операции вычитания эперандов Х 1 и Х 1. и записывает я ,врез порт записи Л з блок 2 пэ адресу 17. Одновременно с выхода 10 БУ 6 на АБ 4 лодактся сигналы приема и п. ред,;чи 25 и код операции сложения.В девятнадцатом такте по адлесу с выхода 7 БУ 6 считывается операнд Х 15, который записывается через порт записи Ю в блок 2 по адресу 9 пэ сигналу " выхода 9 БУ 6. В то же время по сигналу с выхода 8 БУЪ считывается через порт чтения КА блока 2 младшая половина операнда Х 4 с адреса 6 и через порт чтения ЕВ блока 2 младшая пологина операнда У.14 с адре 35 са 7 и подается на входы АБ 4, с выхода которого считывается младшая половина результата операции вычитания операндов Х 1 и Х 11 и записывается че рез порт записи ИГ в блок 2 по а ресу 17. Одновременно с выхода 19 ,"У 6 на АЪ 4 подаются сигналы приема и передачи.Аналогичным образом могут быть рас 45 смотрены выполнения других типовых операций. Так, при вьл;олнении типовых оперзций 2 и 3 используются также умножитель 3 и блок 5.Вся работа предлагаемого устройства50 одно- и двумерпо-.о дискретного преобразования Фурье синхронизируется последовательностью тактовых импульсов, гоступаюцих на вход 16 БУ 6. Запуск устройства осуществляется по импульсному сигналу, гэступающему на55 вход 17 БУ 6.Тип и размерн,сть преобразования определяются управляющими словами,5 10которые подаются на входы 13-15 БУ 6 одновременно с импульсным сигналом, который подается на вход 16 БУ 6,Узел 25 содержит микрбпрограммы, каждая команда микропрограммы состоит из команды чтения/записи для блока, управляющих слов для блока 2, блока 4 и умножителя 3 соответственно, сигнала окончания данной микропрограммы, сигнала запроса адреса для блока и сигнала окончания работы устройства, Узел 25 адресуется при помощи счетчика 21, на вход которого подаются тактовые импульсы. По окончании данной микропрограммы по сигналу с выхода узла 25 увеличивается содержимое счетчика 20, выход которого является адресом для узла 24. В результате с узла 24 считывается адрес следующей микропрограммы через регистр 28 в загружаемый счетчик 21, По сигналу с выкода узла 25 увеличивается содержимое счетчика 19, выход котор.,го является адресом для узла 23. В результате этого считывается в регистр 27 следующий адрес для блока 1. По сигналу с выхода узла 25 увеличиваегся содержимое счетчика 22, выход которого соединен с адресным входом узла 26, и следующий адрес для блока 5 считывается в регистр 29. По сигналу с выхода узла 25 совершается работа устройства, Регистры 27-29 служат для обеспечения синхронизации работы устройства. Формула изобретения 1. Устройство для выполнения дискретного преобразования Фурье, содержащее блок памяти, блок постоянной памяти, блок регистров, арифметический блок, умножитель и блок управления, первый адресный выход и первый выход синхрснизации которого подключены соответственно к адресному входу и входу управления загисью-считыванием блока памяти, информационный вход-выход которого является информационным входом-выходом устройства, второй и третий выходы синхронизации блока управления подключены к входам синхронизации соответственно арифметического блока и умножителя, первый информационный вход которого подключен к выходу блока постоянной памяти, адресный вход которого подключеч к второму адресному вьыоду блока управле11 162 ния, выходы синхронизации и запуска которого являются соответственно входами синхронизации и запуска устройства, первым входом задания размерности преобразования которого является первый вход задания размерности преобразования блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет выполнения двумерного преобразования фурье, выход умножителя подключен к первому информационному входу блока регистров, первый выход которого подключен к второму информационному входу умножителя и первому информационному входу арифметического блока, выход которого подключен к второму информационному входу блока регистров, второй выход которого подключен к второму информационному входу арифметического блока, четвертый выход синхронизации блока управления подключен к входу синхронизации блока регистров, информационный вход-выход которого подключен к информационному входу-выходу устройства, входом задания типа преобразования и вторым входом задания размерности преобразования являются соответственно вход задания типа преобразования и второй вход задания размерности преобразования блока управления2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит четыре счетчика, три регистра, триггер, элемент И-НЕ, и четыре узла постоянной памяти, информационный выход которого подключен к адресному входу первого узла постоянной памяти, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого является пер вым адресным выходом блока, вторым адресным выходом которого является8065 12 5 10 15 Ю 25 30 35 40 45 выход второго регистра, информационный вход которого подключен к выходу второго узла постоянной памяти, адресный вход которого подключен к информационному выходу второго счетчика, инФормационный вход которого является вторым входом задания размера преобразования блока, входом задания типа преобразования и первым входом задания размера преобразования являются информационные входы первого счетчи" ка и третьего счетчика, информационный выход которого подключен к адресному входу третьего узла постоянной памяти, выход которого подключен к информационному входу третьего регистра, выход которого подключен к информационному входу четвертого счетчика, информационный выход которого подключен к адресному входучетвертого узла постоянной памяти, первый, второй, третий, четвертый выходы которого являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым выходами синхронизации блока, входом запуска которого является первый вход элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ и установочному входу четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с тактовым входом триггера и является тактовым входом блока, второй установочный вход триггера подключен к пятому выходу четвертого узла постоянной памяти, шестой выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика н тактовому входу первого регистра, тактовый вход второго регистра и счетный вход второго счетчика подключены к седьмому выходу четвертого узла постоянной памяти, восьмой выход которого подключен к тактовому входу третьего регистра и счетному входу третьего счетчика1628065 Составитель А.БарановТехред Л.Олийнык Корректор Т, Малецф Редактор Л.Лежнина Заказ 342 Тираж 403 Подпи ноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101