Арифметическое устройство для процессора быстрого преобразования фурье
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1211750
Авторы: Виноградов, Каневский, Краснощеков, Куц, Лозинский, Некрасов
Текст
(71) Киевский ор нический институ Октябрьской соци на Ленина политехим.50-летия Велико истической революов, Ю.С.КанН.Е.Куц,) вский,СР1982. дами задан ства, перв ния, каждыи гистр множ вычитатель множимого торого подк умножителя,ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) (57) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВОДЛЯ ПРОЦЕССОРА БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее первый ивторой регистры, информационныевходы которых подключены к первымвходам соответственно первого и второго сумматоров-вычитателей, выходыкоторых подключены к информационнымвходам соответственно первого и второго блоков регистров, информационные выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого ивторого сумматоров-вычитателей, управляющие входы которых являютсясоответственно первым и вторым вховида операции устроии второй блоки умножеиз которых содержит рееля, регистр, сумматорумножитель и регистр нформационный выход коючен к первому входу выход которого подключен ыход которого подключ ионному входу регистра нный выход которого по второму входу сумматора-вычитателя,а второй вход умножителя подключенк информационному выходу регистрамножителя, выходы разрядов суммато-,ров-вычитателей первого и второгоблоков умножения соответственно подключены к первой группе информационных входов соответственно первогои второго регистров, входы разрешенияприема информации и входы синхронизации которых соответственно сое"динены, информационные входы регист-.,ров множимого первого и второго бломножения соединены и являют информационным входом устройства,первые и вторые входы задания коэффициентов которого являются информационными входами регистров множителясоответственно первого и второго бло-,ков умножения, управляющие входысумматоров-вычитателей которых являются соответственно третьим и четвертым входами задания вида операцииустройства, входы синхронизации регистров множителя и регистров первого и второго блоков умножения,входы синхронизации первого и второго блоков регистров, входы синхронизации и входы разрешения приемаинформации первого и второго регистров являются группой входов синхронизации устройства, о т л и ч а ющ е. е с я тем, что, с целью упрощения устройства, выводы разрядов первогои второго регистров соответственноподключены к второй группе информа 1211750ционных входов соответственно второ- ков регистров являются соответственго и первого регистров, а информаци- но первым и вторым информационными онные выходы первого и второгб бло- выходами устройства.входами постоянного запоминающегоустройства 52, выход 0-го разрядасчетчика импульсов 51 является входом управления 13, выход 1-го разряда счетчика импульсов 51 являетсявходом управления 14, первый выходпостоянного запоминающего устройства 52 является управляющим входом16, второй выход является управляющим входом 17, третий и четвертыйвыходы являются управляющими входами27 и 28, пятый и шестой выходы -управляющими входами 29 и 30, седьмой и восьмой - управляющими входами31 и 32, с девятого по шестнадцатый -управляющими входами записи 33-40,с семнадцатого по двадцать четвертый - управляющими входами считывания41-48, управляющий вход арифметического устройства является входомуправления режимом работы блока управления 49,Рассмотрим .работу арифметическогоустройства при выполнении базовойоперации алгоритма быстрого преобразования Фурье по основанию 4.Пусть исходные операнда поступаютна вход устройства в следующей последовательностиВепй,Зв а(1, 1 е а +11, 3 в а(1 ф 1.), 8 епн 2),3 в а(м 2), Оеа(1+з), Зе а(1+5),период синхроимпульсов с выхода генератора импульсов 50 Т, и его скважность 1 = в . Период То равен такту12работы устройства тогда как для обеспечения работы устройства необходимо, чтобы время записи и считывания в .блоки регистров 25 и 26 равны Т, 1/2 (полутакт), период приема в регистры 3, 4, 7 и 8 равен Т 1 = 2 Т, период приема в регистры 19 и 20 результатов умножения - 8 ТС целью51015 20.поступают на вход регистров 19 и 20 упрощения описания работы обозначим, что режиму "Пропуск операндов" соответствует .код 00, по режимуВычитание" - код "01", режиму "Суммирование - код "10", режиму "Считывание" из блоков регистров 25, 26 - код "1" на входе управления считыва" кием, режиму записи - код "1" на входе управления записью, приему в регистры 19 и 20 по первому входу 1соответствует 4 "О", а приему по второму входу - код "1" на входе управления. В исходном положении счетчик импульсов 51 находится в нулевом состоянии, исходный операнд йеа записан в регистры 3 и 4; в регистры 7 и 8 записаны соответственно весовые коэфФициенты РеЧч 3 в ЧЧ, так как на управляющих входах 15 и 16 сумматора 9 могут присутствовать только два значения управления 00, 01, а на управляющих входах 17 и 18 сумматора 10 - только коды "00" и "10", то на управляющие входы 15 и 18 можно подать постоянный нулевой уровень.АриФметическое устройство работает следующим образом.В исходном положении счетчик импульсов 51 находится в состоянии "000000". Операнды йеа; (1),йе Чч,0 ф )ЗщЧЧ записаны соответственно в регистры 3, 4, 7 и 8, в умножителях 5 и 6 начинается процесс вычисления произведений йе а, (1)йе Чч, Ре а (1 )" Ъп ЧЧ соответственно.1 В первом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "000001") в умножителях 5 и 6 продолжают вычис" ляться значения йеа (1) йеЧЧ 1,йеа (1)".1 3 щ М, которые затем проходят через сумматоры 9 и 10 на входы регистров 11 и 12 соответственно. На управляющих входах сумматоров 9 и 10 присутствует. код "00". Во втором такте (состояние счетчика импульсов 51 - "000010") отрицательным перепадом с выхода нулевого (младшего) разряда счетчика импульсов 51 выполняется прием входных операндов 3 щ о (1) в регистры 3 и 4, РЕ ЧЧ, - в регистр 7,3 в Ю- в регистр 8, Положительным перепадом с выхода 1-го разряда счетчика импульсов 51 выполняется прием Йеа (1) Ре Ч и1 йеа (1) 3 пЧЧ соответственно в регист 1ры 11 и 12. В умножителях 5 и 6 на 25 30 35 40 45 50 55 чинают вычисляться произведения Л а ( ) З ЧЧ., Д т а (1 ) Й е ЧЧВ третьем такте (состояние счетчика импульсов 51 - "000011") вычисленные в умножителях 5 и 6 произведения 3 м а; (1) ЗмЧЧ,Зма (1 ) йеа поступают на первый вход сумматоров 9 и 10 соответственно, на вторых входах сумматоров 9 и 10 присутствуют значения Йе а(1) й е чч, йе а (1)Зебр. В Сумматоре 9 вычисляется1действительная часть комплексного, произведения Ре А; (1)=йеа (1) йечч -3 ща; (1) 3 т ЧЧ; (на управляющих входах 15 и 16 код 01), а в сумматоре 10 - мнимая часть комплексного произведения 3 п А ( ) =Ре а(1 Ит ЧЧ;+ +Зла; (1) йеМЧ; (на управляющих входах 17 и 18 код 10). Ре А;и ЗпА(1) соответственно.В четвертом такте (состояниесчетчика импульсов 51 - "000100")отрицательным перепадом с выхода0-го разряда счетчика импульсов 51выполняется прием йеа (1+1),ф 1ЗвА (1+1),ЗвЧЧ соответственно вфрегистры 3, 4, 7 и 8, и в умножителях 5 и 6 вычисляются произведенияйеА; (1+1) йе ЧЧ.,Яе А 1,1+1)ЛеЧЧ"во втором полутакте этого тактаоперанды йе А (1 ) и Зв А (1) отрицательным перепадом, который поступает науправляющий вход 31 из постоянногозапоминающего устройства 52, принимаются в регистры 19 и 20 соответственно, на управляющем входе 32присутствует код 10 и,.пройдя черезсумматоры 23 и 24 (на управляющихвходах 27-30 код 00), поступаетна вход блока регистров 25 и 26соответственно.В пятом такте (состояние счетчика импульсов 51 (000101") в умножителях 5 и 6 вычисляются произведенияРеа (+1)йеМ,йеа (+1) Зюпу"Ъкоторые затем проходят через сумматоры 9 и 10 (на управляющих входах15-18 код 00) на входы регистров 11и 12 соответственноВо втором полутакте этого такта значения йеА (1)4иЗт Азаписываются, например,в регйстры 25.1 и 26.1 соответственно, на управляющем входе 33 код 1,В шестом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "000110") выпалняется прием 3 т а; (1+1) 3 а чч"3 ф фРе Чч соответственно в регистры13, 4, 7 и 8, в умножителях 5 и 6вычисляются произведения 3 в а (1+1)3 а;",3 е а, (1+1) Кем,"; положительным перепадом с выхода 1-го разряда счетчика импульсов 51 выполня"ется прием Кеа; (1+1) Ке Ю,Кеа (+1)1 ф 13 Ф ф 3Звал в регистры 11 и 12 соответственно; во втором полутакте КеА(1)и 3 м А(1) записываются в регистры25.3 и 26.3 соответственно, на уп-: 10равляющем входе 35 код 1.В седьмом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "000111" в умножителях 5 и 6 вычисляются произведения ща (+;) дв 99,0 а а; (+1) 15Кей,ф , которые затем поступают. напервые входы сумматоров 9 и 10, на, дщ А (1+1) поступают на вход регистров 19 и 20 соответственно. Во вто,ром полутакте этого такта операндыЙе А (1) и Лсп А (1), записанные ранеев регистры 19 и 20, записываются врегистры 25.2 и 26.2 соответственно, на управляющем входе 34 код 1,В восьмом такте (состояниесчетчика импульсов 51 - "001000")выполняется прием Кеа ( +21,йе М"142Звал соответственно в регистры3, 4, 7 и 8, в умножителях 5 и 6вычисляются произведения Ке а; ( +2)" ф"Кеа",.Кеа (1+2) Лщ Э; во вто- фром полутакте операнды Ке А (1) и3 щЯ (1), присутствующие на входеблоков регистров 25 и 26, записыва. ются в регистры 25.4 и 26.4 соответственно, на управляющем входе 36код 1. Отрицательным перепадом,поступающим из постоянного запоминающего устройства 52 на управляющийвход 31, выполняется прием КеАиЗщ А (1) соответственно в регистры319 и 20, на управляющий вход 32поступает код О. Операнды Йе Д (+1)и Зщ А; (1+1) проходят через сумматоры23 и 24 (на управляющих входах 27-30код 00) и поступают на вход блоков 56регистров 25 и 26.Из приведенного описания видно,что в каждом 4 К -ом такте во втором полутакте выполняется прием результатов комплексного умножения Ке А(1+), вА(1+1) по первому входу в регистры 19 и 20 соответственно. Поэтому в дальнейшемописании работы арифметического устройства порядок вычисления комплексных произведений рассматриваться не будет.В девятом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "001001") в первом йолутакте выполняется считывание Ке А(1) и 3 т Д;(1) соответственно из регистров 25.1 и 26,1 (на управляющем входе 41 код 1) и в сумматорах 23 и 24 вычисляются Яе А(1) + ЯеА (1+1),Эт А; (1) + ЛтА; (+1) (на управляющих входах 27 и 28 код 10, на управляющих входах 29 и 30 код 10); во втором полутакте в регистры 25.1 и 26.1 записываются значения Ке А; (1)+ Ке А; (1+1), 3 в А (1)+3 щА(1+1) соответственно (на управляющем входе 33 код 1).В десятом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "001010") в первом полутакте выполняется считывание из регистров 25.3 и 26.3 (на управляющем входе 43 код 1) и вычисление в сумматорах 23 и 24 выражений КеА( ) - Ке А (1+1),Лщ А (1)-ЗаА (1 ) (на управляющих входах 27 и 28 код 01, на управляющих входах 29 и 30 - ,О 1); на втором полутакте выполняется запись этих значений в регистры 25.3 и 26.3 (на управляющем входе 36 код 1).В одиннадцатом такте (состояние ,.счетчика импульсов 51 - "001011") выполняется в первом полутакте прием в регистр 1.9 значения 3 в 46+1) по второму входу, прием в регистр 20 значенияйе А (1 +1) по второму входу, для этого на управляющий вход 31 поступает отрицательный перепад с выхода постоянного запоминающего устройства 52, а на управляющий вход 32 - единичное значение, кроме этого, в первом полутакте выполняется считывание из регистров 25.2 и 26.2 операндов Ке А(в) и Зщ Д (1), вычисление выражений Йе Д (1)-ЗвА (1+1) на3 4 сумматоре 23 (на управляющих входах 27 и 28 код 01) и выраженияЭаА 6 )+ Кеб (1+1) на сумматоре 24 (на управляющих входах 29 и 30 код 10); во втором полутакте результаты вычислений записываются соответственно в7 1 регистры 25.2 и 26.2 (на управляющем входе 34 код 1).В двенадцатом такте (состояние им.пульсов 51 - "001100") в первом полутакте происходит считывание из регистров 25.4 и 26,4 соответственно операндов Йе Аи ДпА; (1), вычисление на сумматорах 23 и 24 выраже- ний ЙеА; (1) +Зад, (1+1),Зв А; (1) - -йеА (1+1), во втором полутакте - запись этих результатов соответственно в регистры 25,4 и 26.4 (на управляющем входе 36 - код 1), прием в регистры 19 и 20 операндовйе А 6+2), ЪпА (1 +2) соответственно.В тринадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "001101") в первом полутакте происходит считывание из регистров 25.1 и 26,1 операндов ЙеД 1 (1)+йеА;(1+1) иЗпч А; (1) + +ЗаА (1+1), вычисление ЙеА; (1) + +Йе А; (1+,1) + Йед (1+2) в сумматоре 23 и Зпч А+3 щ А (1+1) +За А (1+2) в сумматоре 24, во втором полутакте - запись полученных результатов в регистры 25.1 и 26.1 соответственно.В четырнадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "001110") в первом полутакте происходит считывание из регистров 25.3 и 26.3 операн- довйеА (1) - Ре А 1 (1+1) иЗщ А(1) - 3 тъ А (1+1), вычисление Йе А(1) -Йе А 6+1) + йе А (1+2) в сумматоре 23 и ЭвА; - ЗтА (1+1) +ЗтпА;(1+2) в сумматоре 24, во втором полупериоде - запись полученных результатов в регистры 25.3 и 26.3 соответственно.В пятнадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "001111") в первом полутакте происходит считывание из регистров 25.2 и 26.2 операндов Йе А (1) - Зв А (1+1) и Э в А (1) + йе А (1+1), вычисление йе А-Зт А; (+1) - йе А (1+2) в, сумматоре 23 и дв 4; (1) + Йе Ад (+1) -1 вА 1 (1+2) в сумматоре 24, во второмполутакте - запись полученных результатов в регистры 25.2 и 26.2 соответственно.В шестнадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "010000", в первом полутакте происходит считывание из регистров 254 и 26.4 .операндов Йе А; (1) + Зло Я;(1+1) и Зт А; (1) - -йе 4 (1+1), вычисление ЙеА+ +Ъп А (1+1) - йе А 1 (1+2) в сумматоре 23 иЗаА (1) -йе А (1+1) -ЭтА(+2)3 3в сумматоре 24, во втором полутак211750 8 20 25 30 35 40 45 В двадцатом такте (состояниесчетчика импульсов 5.1 - 010100")вычисляются аналогичным образом пос-.ледние результаты базовой операцииЙех(1+3) иДахд (1+3) и во втором50 полутакте этого такта в регистры 19и 20.принимаются операнды Йе 41 и3 щ А(1 ) второй базовой операции.Вычисление результатов йе Х ( ),йе Х (1+1), йе Х; , (1+2), йе Х д(1+3),ЗпзХ)(1),Зв Х (1+1),3 е Х, (+2),Эщх (1+3) выйолняется аналогичноИописанным тактам с той лишь разницей,что для вычислений используются ре 51 О15 те - запись полученных результатов в регистры 25.4 и 26.4 соответственно, прием в регистры 19 и 20 соответственно Йе А 6+3) иЗп 1 4 (1+3) по первому входу.В семнадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "010001") в первом полутзкте происходит считывание из регистров 25.1 и 26.1 ЙеА (1) +ЙеА(1+1) + Йе А (+2) и За А) (1) +Эщ А) (1+1) +3 щ А) ( +2), вычислениейеХ (1) = йе А (1) + +ЙеА (1+1) + йеА (1+2) + ЙеА 0+3)эиди Х(1) = . Дп А (т+) соответк=о1 ственно на сумматорах 23 и 24, вовтором полутакте запись полученныхрезультатов в регистры 25. 1 и 26.1.В восемнадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "010010") аналогичным образом вычисляются значения Ке Х (1+1) иЗт х (1+1) и записываются в регистры 25.3 и 26,3 соответственно.В девятнадцатом такте (состояние счетчика импульсов 51 - "010011") в первом полутакте выполняется прием в регистр 19 операнда 3 вА (1+3) по второму входу и прием в регистр 20 операндайеА (1+3) по второму входу, кроме того,в первом полутакте выпол,няется считывание из регистров 25.2 и 26.2 операндов йе А(1)-3 т А(1+1)- - Яе А (1+2) и За А; (1)+ йе д 6 +1) - 3 щА (142), вычисление результатов Йе х (; +1) = Йе А (1)-Да А (1+1)3- Йе А; (1+2) + Йе 4 (1+1) -ЭглА;(1+3) и Эах(1+1) =ЗЛА (1),+ йеА (1+1) -Дгп А(1+2) - Йе А (1+3) соответствен" но в сумматорах 23 и 24, во втором полутакте - запись полученных результатов в. регистры 25.2 и 26.2 соответственно.9 1 гистры 25.5-.25.8; 26.5-26.8 соответственно. Считывание результатов первой базовой операции выполняется в каждом втором полутакте 21, 15, 29, 33 тактов, а считывание результатов второй базовой операции в каждом втором полутакте 37, 41, 45 и 49 тактов и т.д. Таким образом, цикл работы устройства образуют 32 такта. Прошивка запоминающего устройства 52 должна быть выполнена в соответствии с этими значениями.Для реализации вычислений двумерного дискретного преобразования фурье (ДДПФ) необходимо проводить вычисления базовой операции по основанию 2 в следующем видеХ(1) = Яе Г Д (1)+А(1+1)+А(1+2)++А(;+3)1+З,А(; )-А(;+1)- - А (1+2)+ А(1+3)Д, (4) 211750 огде А ( ), А (1+1), А (1+2), А (1+3)соответствующие произведенияисходных данных на поворачивающие множители Ъ , ЩщКг д "1 тВычисление зйачений Яе А (1+) иДвА(1+) (1 с = О, , 3) на даннойструктуре выполняется аналогичнорассмотренному алгоритму, отличие 10 двух базовых операций (1) и (4) состоитв знаках арифметических операций приформировании окончательных результатовКеХ (.1+),уп Х (1+) . Как видно извыражения (4) действительные части 15 конечных результатов бе Х ( +1) формируются только из действительныхчастей, а мнимые 3 в Х 6+1) - толькоиз мнимых частей результатов комплексного произведения Йе Д (1 +1), 20 Зт А (1+1), следовательно при реализации выражений (4) связи с выходарегистра 10 на вход регистра 19и с выхода регистра 19 на вход регистра 20 не используются.25 Следовательно, работа арифметического устройства при вычислениибазовой операции алгоритма двухмерного дискретного преобразованияфурье по основанию 2 отличается от З 0 вычислений базовой операции по основанию 4 алгоритма быстрого преобразования Фурье только значениями науправляющих входах 31, 32, 27, 28,29, 30.1211750 ставитель А. Баранхред А.Бабинец Корректо Т. Парфенова Ред мчик Заказ 642/5 Тираж одписн Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 БНИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раукомитета СССР открытийкая наб., д. 4/
СмотретьЗаявка
3766249, 03.07.1984
КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. 50-ЛЕТИЯ ВЕЛИКОЙ ОКТЯБРЬСКОЙ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
ВИНОГРАДОВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ, КАНЕВСКИЙ ЮРИЙ СТАНИСЛАВОВИЧ, КРАСНОЩЕКОВ ИВАН ПЕТРОВИЧ, КУЦ НАТАЛИЯ ЕВГЕНЬЕВНА, ЛОЗИНСКИЙ ВАДИМ ИВАНОВИЧ, НЕКРАСОВ БОРИС АНАТОЛЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G06F 17/14, G06F 7/49
Метки: арифметическое, быстрого, преобразования, процессора, фурье
Опубликовано: 15.02.1986
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-1211750-arifmeticheskoe-ustrojjstvo-dlya-processora-bystrogo-preobrazovaniya-fure.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Арифметическое устройство для процессора быстрого преобразования фурье</a>
Предыдущий патент: Устройство для функционального преобразования шим-сигналов
Следующий патент: Устройство для определения максимальной гармоники спектра уолша
Случайный патент: Модулятор света