Устройство для вычисления свертки

9) (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Вели й ре СР982,ге ег1981,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский ордена Ленина политенический институт им. 50-летиякой Октябрьской социалистическоволюции(56) Авторское свидетельство ССФ 1057940, кл. С 06 Г 15/332, 1Кцпд Н,Т., 1(1 сагд К.Ь. Натйюар 1 реУдпе гог ацУйЫднепвдопа 1 впа 2 сопчо 1 цтдов апй гевашрИп 8 -1 ЕЕЕ Соарцсег Яосейу оп СошрцйАтсЫйесгцге Хог Райетп Апайувапй 1 пи 8 е 1)асаЬаве Мапарещепй,р. 273-278.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯСВЕРТКИ, содержащее блок памяти иЬ групп вычислительных блоков по Кблоков в каждой, где Ь К - длинавходной последовательности, о т -,л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це.лью упрощения устройства, оно содержит (Ь) элементов задержки и Ь ком.мутаторов, причем информационный выход блока памяти подключен к первомуинформационному входу Ь-го коммутатора и входу первого элемента задержки, выход 1-го (1 Ь, 2) элементазадержки подключен к первому информационному входу д-го коммутатора ивходу (-1)-го элемента задержки,выход первого элемента задержки подключен к первому информационному вхо.ду первого коммутатора второй.информационный вход которого подключен(5)406 Р 15/353Н 03 Н 17/04 к выходу блока памяти, причем кавычислительный блок содержит пери второй регистры результата, сумматор, умножитель, первый и второй буферные регистры и регистр коэффициента, выход которого подключен кпервому входу умножителя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра результата, вы"ход которого подключен к первомувходу сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго регистра результата, второй входумножитея подключен к выходу первого буферного регистра, информационный вход которого подключен квыходу второго буферного регистра,информационные выходы первого буферного регистра и второго регистрарезультата М-го (1 с=1, К) вычислительного блока 1-й (1=1, Ь) группы подключены, соответственно к информационному входу второго буферного регистра и второму входу сумматора (1+1)-го вычислительного блока8"й группы, выщоды первого буферногорегистра и второго регистра результата М-го вычислительного блокаш-й группы (а=1, Ь) подключенысоответственно к второму информационному входу (в+1)-го коммутатораи второму входу сумматора первоговычислительного блока (щ+1)-й группы,выход второго регистра результатаК-го вычислительного блока Ь-й группы подключен к информационному входублока памяти, а выход 0-го коммутатора подключен к информационному входу второго буферного регистра первоговычислительного блока )-й группы.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных систем, функционирующих в реальном масштабе времени.На фиг.изображена общая схема устройства; на фнг. 2 - схема вычислительного.,блока; на фиг, 3 и 4 - блок-схема алгоритма работы устройства при вычислении результата у(п) одномерной свертки; на фиг. 5 - временная диаграмма функционирования устройства при вычислении одномерной свертки соответствует К Ь 3) .Устройство содержит К Ь вычислительных блоков 1.1,1.21.К Ьг блок 2 памяти, элементы 3. 3.2, З.Ь- задержки (каждая длиной Н-К), Ь коммутаторов 4.1, 4.2, ,4.Ь.Каждый из вычислительных блоков .и (о=1,2КфЬ) содержит буферные регистры 5.ц, б.ц, регистр 7.п коэффициента, умножнтель 8.ц, регистр 9.ц результата, сумматор 10.ц, регистр 1.ц результата.Для большей наглядности работы устройства определим базовые операции А и В, причем под базовой операцией будем понимать повторяющуюся совокупность действий, выполняемых вычислительным блоком.Базовая операция А выполняется в тенение одного такта в вычислительном блоке .ц следующим образом, В исходный момент времени в буферном2) регистре б,ц хранится операнд а который затем поступает на вход умножителя 8.ц, на другой вход которого с выхода регистра 7,ц коэффициента поступает коэффициент ч(К"Ь-ц+1). Затем умножитель 8. формирует произведение д(КЬ-ц+1)акоторое с приходом. тактового импульса записывается в регистр 9.о результата. Под воздействием тактового импульса происходит также перезапись содержимого а буферного регистра 6.(ц)Ин содержимого а буферного регистра 5.о соответствейно в буферный регистр 5.ц и буферный регистр б.ц (в случае блока .1 в буферный регистр 5.ц записывается новый входной отсчет) .Базовая операция В выполняется в течение одного такта в вычислительном блоке .ц следующим образом. В исходный момент времени в регистре 9,с результата и регистре11. (ц) результата хранятся соответг)ственно произведение ы(К Ь-+1)а%и частичный результат Ь , которые5 затем поступают на входы сумматора1 О.ц, формирующего их сумму. С приходом тактового импульса указаннаясумма записывается в регистр 1.црезультата.Рассмотрим формирование отсчетавыходной последовательности с номером п(п=1,2, Р-К 1.+1), определяемого выражениему(п)=ът(Р) х(п+О)+м(0-1) х(о+0-2)+5 +х(п+Р) ь)(0-2)ът(1) х(п),где Р=К 1.,Поступление отсчетов входной последовательности, которые участвуютв формировании у(п), начинается в20 такте с номером и, когда в буферныйрегистр 5.1 поступает отсчет х(п).Затем в течение последующих Р-тактов продолжается поступление отсчетов х(п+1), х(п+2)х(п+Р),причем каждый новый входной отсчетзаписывается в регистр 5.1, а ранеепоступившие. отсчеты сдвигаются наодну позицию в регистре сдвига, который образуется буферными регистра 30 ми 5.п и б.ц. Таким образом, в такте и+Р отсчет х(п+0-1) поступаетв буферный регистр 6,1, а отсчетых(п+0-2), х(п+0-3),х(п) записываются в следующих позициях укаэанного регистра сдвига. Формированиерезультата у(п) начинается в тактеи+Р+1, в течение которого в блоке1.1 выполняется базовая операцияА, в результате которой в регистр9.1 результата записывается произведение ь)(0)х(п+0-1), Кроме того,отсчет х(п+Р) записывается в регистр 6.2, отсчет х(п+0-3) - врегистр 5.3, отсчет х(п+Р) - в45 регистр 6,3 и т.д. Такт и+О+2. В блоке 1.1 выполняются базовая операция В, в результате которой во второй регистр 11. 50 результата записывается суммау(п) О+я(0) е х(п+0-1) (на вход сумматора 10.1 всегда подается код нуля), а в блоке 1,2 выполняется базовая операция А, в результате которой 55 в регистр 9.2 результата записывается произведение м(Р)х(п+0-2).Кроме того, отсчет х(п+Р) записывается в регйстр 6.3, отсчет х(п+0-4)1198535 10 20 25 30 отсчет х(а+К-З,ш) записывается врегистр 6,3, отсчет х(а-К+4,ш)регистр 5.4, отсчет х(а+К,ш)в регистр 6.4 и т.д,Такт 8+К+3. В блоке 1.2 выполняется базовая операция В, в результате которой в регистр 11.2 результата записывается сумма у(а,ш)==у (п,ш) +ьт(К,1)х(а+К,ш), ав блоке 1.3 выполняется базоваяоперация А, в результате которойв регистр 9.3 результата записыва.ется произведение ът(К,1)х(а+К-З,ш)Кроме того, отсчет х(п+К,ш) записывается в регистр 6.4, отсчетх(п+К,ш) - в регистр 5,5 и т.д.Такт Б+2 К+1. И блоке 1.К выполняется базовая операция В, в результате которой в регистр 11.К резульЖтата записывается сумма у (а,ш)=уф(п,ш)=у 1(а,ш)+ът(1,1) х(а,ш). Од -новременно, т,е. начиная с тактаК(а,ш+1)+ (Ь) (Н-с) = 8+с, отсчеты входного массива х.(а,ш+1),х(а+1, ш+1), которые участвуютв формировании у (п,ш), с выхода3элемента 3.2 задержки передаютсяпосредством коммутатора 4.2 на информационный вход блока 1.(К+1),вплоть до отсчета х(а+К, ш+1),который в такте 8+2 Кзаписываетсяв регистр 5.(К+1). Формированиеу(а,ш) начинается в такте Б+2 К+1,в течение которого в блоке 1.(К+1)выполняется базовая операция А,в результате которой в регистр9.(К+1) результата записывается произведение тт(К,2)х(а+К, ш+1). Кроме того, отсчет х(а+К, тп+1) записывается в регистр 6.(К+2), отсчетх(а+К-З, тп+1) - в регистр 5.(К+3),отсчет х(а+К, ш+1) - регистр6.(К+3) и т.д. Такт Б+2 К+2. В блоке 1,(К+1) вы аолняется базовая операция В, в результате которой в регистр 11.(К+1) результата записывается сумма у (п,ш) у (а,ш)+тт(К,2) х(а+К,ш+1), а в блоке 1,(К+2) выполняется базовая операция А, в результате которой в регистр 9.(К+2) результата записывается произведение тт(К,2)л лх(п+К, тп+1). Кроме того, отсчет х(п+К-З, ш+1) записывается в регистр 55 6. (К+3) отсчет х(а+К, ш+1) - регистр 5, К+4), отсчет х(п+К, ш+1)- регистр 6. К+4) и т.д. вТакт 8+2 К+3. В блоке 1. (К+2) выполняется базовая операция В, в результате которой в регистр 41. (К+2)результата записывается суммау (а,ш) =у (а,ш)+тт(К2)х(тп+К,2ш+1), а в блоке 1.(К+3 выполняетсябазовая операция А, в результатекоторой в регистр 9.(К+3) результата записывается произведениеьт(К,2)х(а+К-З), тп+1). Кроме того, отсчет х(а+К, ш+1) записывается в регистр 6.(К+4), отсчетх(п+К, ш+1) - в регистр 5,(К+5)и т.д.Такт Б+ЗК+1. В блоке 1.2 К выполняется базовая операция В, в результате которой в регистр 11.2 К результата записывается суммау (а,ш) =у 2(а,ш)+у(а,ш) у (а,ш) ++тт(1,2). х(п,ш+1) .Такт Б+Ь К+1. В блоке 1. (1-1)Квыполняется базовая операция В,в результате которой в регистр11.(Ь)К результата записываетсясумма у" (п,ш)=у(а,ш)+у (а,ш)+ +..+у " "(а,ш). Одновременно, т,е.начиная с такта К(а,ш+Ь)(ш+Ь).,И+а=8+(Ь)К, отсчеты входного массива х(а,ш+Ь-), х(а+1, ш+1;1),которые участвуют в формировании у (п,ш), с выхода блока 2 памятипередаются посредством коммутатора4.Ь на информационный вход блока1,(Ь) К+1 вплоть до отсчетах(а+К, ш+Ь), который в тактеБ+2 Кзаписывается в регистр5.(Ь)К+1. Формирование у (а,ш)начинается в такте 8+Ь К+1, в течение которого в блоке 1.(Ь) К+1выполняется базовая операция А, в результате которой в регистр 9,(Ь)К+1 результата записывается произведение та(К,Ь)х(а+К,ш+Ь), Крометого, отсчет х(п+К,ш+Ь) записывается в регистр б.(Ь)К+2, отсчет х(а+К-З, ш+Ь-) - в регистр 5.(Ь)т К+2 и т,д.Такт 8+ЬК+2. В блоке 1. (Ь)К+1выполняется базовая операция В, в результате которой в регистр 11.(Ь)ттК+ результата записывается сумма у (а,ш) =у (п,ш) +ю(К,Ь) х(п+Кш+Ь), а в блоке 1. (Ь)К+2 выполняется базовая операция А, в результате которой в регистр 9.(Ь)К+2 результата записывается произведение ът(К,Ь)х(ш+К,ш+Ь). Кроме того, отсчет х(а+К-З,ш+Ь) эапи7сывается в регистр 6, (1.-)К+3, отсчет х(п+К,в+1.-1) - в регистр 5. (1.-1)К+4 и т.д.Такт Я+(Е+1)К+1, В блоке 1,КфЬ выполняется базовая операция В, в 1 98535результате которой в регистр 1.К Е результата записывается окончательное значение у(п,ш), откуда поступает на информационный вход блока 2 па 5 мЯти.1198535 Составитель А. БараноРыбченко Техред Т.Фанта едакт орректор Е, Сирохман каз 7723/49 ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, Тираж 709венного комитета СССретений и открытийЖ, Раушская наб.,Подписи 4/ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна