Устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье Советский патент 1983 года по МПК G06F17/14 

ВХОДУ счетчика, выход второго разряда счетчика подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ и к входу элемента НЕ, выход третьего разряда счетчика подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, выход третьего разряда счетчика, выходы первого и второго элементов ИЛИ, выходы первого и второго разрядов счетчика и выход элемента НЕ являются соответствен- , но первым, вторым, ретьим, четвертым, пять и шестым выходами блока управления.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее три входных регистра, регистр коэффициента, умножитель, регистр произведений, два коммутатора, первый сумматор-вычитатель, четыре регистра слагае1Ф:гх и блок управления, причем выход Первого KONwyTaTopa подключен к первому информационному входу первого сумматора-вычитателя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра слагаемых инфо;рмационный вход регистра коэффициента является входом коэффициента устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, otio содержит второй сумматор-вычитатель, причем информационные входы первого и второго входных регистров подключены к последовательному входу первого и йторого операндов устройства, выход первргр входного регистра подклюЧе |: к инфЬрмационнол4у входу третьего входного регистра, выход которого подключен к первым информационным входам первого и второго коммутаторов, выход .второго коммутатора подключен к первому информационному входу рторого сумиатора-вычитателя, выход второго входного регистра и выход регистра коэффициента подключены к входам умножителя, выход которого подключен к информационному входу регистра произведений, вшгод регистра произведений подключен к вторым информационньгви входам первого, и второго сумматоров-вычйтателей, выходы первого и второго сумматоров-вычитат лёй лодключены к информационнЕлл входг1м первого и второго регистров слагаемых соответственно, выходы первого и второго регистров слагавшее подключены к информационным входам , . Третьего и четвертого регистров ела- гаекых соответственно, выходы третьего и четвертого регистров слагаемых,f являкадиеся выходами Действительной i и мнимой частей результата устройстBai, подключены к вторым информациой-; ным входам первого и второго Kotmty- таторов соответственно, первый выход блока управления пoдкJяoчeн к yn,S равляквдйм входам первого и второго коммутаторов, второй и третий выходы блока управления подключены к управлякадим входам первого и второго сумматоров-вычйтателей соответственно, четвертый выход блока управления подключен к синхронизирунтшм входам регистра коэффициента, регистра произведений, первого, второго, третьего и четвертого регистров слагаемых, пятый выход блока управления подключ:ен к синхронизнрукхвему ВХОДУ первого входного регистра, , шестой выход блока управления подключен к синхрониз1фуюцим входам второго и третьего входных регистров.2. Устройство по п. 1, о тли чающееся тем, что блок упрг1вления содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем вьрсод генератора тактовых импульсов подключен к

, ,. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств, реализующих алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ). Известно устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье, содержащее регистры действительной и мнимой частей сомножителей, формирователи поразрядных произведений, комбинационно-накапливакядие сумматоры, блок перевода в дополнительный код l3Однако ЭТО-устройство требует большого количества оборудования. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье, содержащее три входных регистра, регистр коэффициента, умножитель, регистр произведений, два коммутатора первый сумматор-вычитатель, четыре регистра слагаемых, блок управления и дополнительно к этому четвертый входной регистр, второй регистр коэ фициента и второй регистр произведений С23. Недостатком известного устройства яв 1яется его сложность. ( Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается те что устройство для выполнения быстр го преобразования , содержащее три входных регистра,регистр коэффи циента, умножитель,регистр произведе ний, два коммутатора,первый сумматор вычитатель, четыре регистр слагаемы и блок упрёшления,причем выход перв го коммутатора подключен к первому информационному входу первого сумматора-вычитателя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра слагаемых, информа ционный вход регистра коэффициента является входом коэффициента устг ройства, содержит второй сумматорвычитатель , причем информационные входы первого и второго входных регистров подкл1рчены к последовательному входу первого и второго операндов устройства, выход первого входного регистра подключен к информационному входу третьего входного регистра, выход которого подключен к первым информационным входам первого, и второго коммутат.оров, выход. , второго коммутатора подключен к первому информационному входу второго сумматора-вычитателя, выход второго входного регистра и выход регистра коэффициента подключены к входам умножителя, выход которого подключ н к информационному входу регистра произведений, выход регистра произведений подключен к вторым информационйым входам первого и второго сумматоров-вычитателей/ выходы первогО и второго су 4аторов-шлчитатепей подключены к информационным входам первого и второго регистров слагаемоах соответственно, выходы первого и второго регистров слагаемых подключены к информационным входам третьего и четвертого регистров слагаемых соответственно, выходы третьего и четвертого регистров слагаемых, являющиеся выходами действительной и мнимой частей результата устройства, подключены к вторым йнфО1А1ационным входам первого и ВТОРОГО кp yтaтopoв соответственно, первый выход блока управления подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, второй и. третий выходы блока управления подключены к управляющим входам первого и второго сумматрров-вычитателей соответственно, четвертый выход блока управления подключен к синхронизирующим входам регистра коэффициента, регистра произведений, первого, второго, третьего и четвертого регистров слагае1« |х, пятый выход блока управления подключен к синхронизирующему входу первого,входного регистра, шестой выход блока управления подключен к синхронизирующим входам второго и третъего входных регистров. Блок правления содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу счетчика, выход второго разряда счетчика подключен к nepBfcjM входам первого и второго элементов ИЛИ и к входу элемента НЕ, вы ход третьего разряда счетчика подклю чей к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, выход третьего ра ряда счетчика, выходы первого и вто рого элементов ИЛИ, выходы первого и второго разрядов счетчика и выход .элемента НЕ являются соответственно первым,вторым,третьим, четвертым,пяты и шестым выходами блока управления. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для выполнения быстрого преобразования Фурье на фиг. 2 - -структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временная диаграмма ч работы устройства. Устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье содержит три входных регистра 1-3, предназначенных для приема исходных отсчетов, регистр 4 коэффициента, умножитель 5 регистр б произведений, коммутаторы ,7 и 8, сумматоры-вычитатели 9 и 10, регистры 11-14 слагаемых, блок 15 управления, выходы 16-21 блока управления. Блок управления состоит из генератора 22 тактовых импульсов счетчика 23,элементов НЕ 24,ИЛИ 25 и 26 Устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье выполняет базовую операдию БП.Ф по основанию 2 л,.«. л. B.-c.w1 1 . 1 1 . . ReA,-ReB +ReC|ReW - Jmc.Dmw Зтп Л .Jtn Б + Re С. DmwV JiTi с. ReMV , Re B j-ReG,-ReWV Э гл С Э mW где Bj и-С.- исходные отсчеты; и , - преобразованные, отсчеты W - весовой коэффициент, ,; |N - количество отсчетов в исходном массиве; Re - действительная часть числа; 3 - мниМая часть числа. Рассмотрим работу устройства при выполнении базовой операции. Будем считать, что прием в регистры осуществляется в.начале такта по приходу заднего фронта синхроимпульсов. На фиг. 3 показаны сигналы, поступающие на управляюйше входы элементов устройства для выполнения быстрого преобразования Фурье с выходов блока 15 управления. Кроме того, сделанные надписи поясняют выполняемую операцию (для сумматороввычитателей и коммутаторов) и принимаемую информацию (для регистров). В первом такте по сигнадзу с выхода 20 блока 15 управления во входной регистр (операндов) 2 принимается действительная часть ReB. исходного отсчета В. Во втором такте по сигналу с выхода 21 блока 15 упр ления во входной регистр (операндов) 1 принимается действительная часть ReC, исходного отсчета С, а во входной регистр (операндов) 3 из регистра 2 переписывается ReB,в регистр 4 коэффициента по сигналу с выхода 19 «блока 15 управления принимается действительная часть ReW весового коэффициента w4 В третьем такте по сигналу с выхода 19блока 15 управления произведение -,(,) ReC.j-НеW принимается в регистр 6 произведений, ко1Ф1утаторы 7 и 8 по сигналам с выхода 16 блока 15 управления подключают выход регистра 3 к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10, сумматор-вычитатель 9 в соответствии с управляющими сигналами с выхода.17 блока 15 управления выполняет операцию вычитания, суммаор-вычитатель 10 в соответствии с уттравлякяцими сигналами с выхода 18 блока 15 управления - операцию сложения. Кроме того, в регистр 2 по сигналу с выхода 20 блока -15 управления принимается мнимая часть ImBj исходного отсчета В, а в регистр 4 по сигналу с выхода 19 блока 15 управления принимается мнимая насть ImW весового коэффициента w. В четвертом такте по сигналу с выхода 19 блока 15 управления в регистры 11 и 12 слагаемых принимаются соответственно ReA ReB ,-ReiCj х xReW и ReA.ReB.j+ReCj-ReW в регистр 6 произведений принимается произведение Р2/j - ImW, в регистр 3 по сигналу с выхода 21 блока 15 управления переписывается содержимое регистра 2 (ImB-), коммутаторы по сигналу с выхода 16 блока 15 управления подключают к входам сумматоровг-вычитателей 9 и 10 выход регистра 3, сумматоры-вычитатели в соответствии с сигналами с выходов 17 и 18 блока 15 управления выполняют операции вычитания (9) и сложения (10). Кроме того, в регистр 4 коэффициента по сигналу с выхода 19 блока 15 управ.ления принимается мнимая цастъ ImW весового коэффициента W, а в регистр 1 по сигналу с выхода 21 - мнимая .часть ImC.j исходного отсчета С В пятом такте по сигналу с выхода 19 блока 15 управления в регистры 13 и 14 переписывается содержимое регистров 11 и 12 соответственно, т.е. .в регистр 13tReA - ReB -ReCj х JfReW ; в регистр 14:I eA| ReB-+ReC xReW; в регистры 11 и 12 принимаются соответственно ImAj,, 1тВ,-ReC -ImW и ImA- 1тВ -f ReC,- ImW ; регистр 6 произведений принимается Pjj ImW. В регистр 2 по сигналу с выхода 20 блока 15 управлени принимается действительная часть ReB исходного отсчета В.. В регистр 4 по сигналу с выхода 19 блока 15 управления принимается деиствительная часть ReW весового коэффициента W. Коммутаторы 7 и 8 по сигналу с выхода 16 блока 15 управления подключают к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10 выходы регис ров 13 и 14 слагаемых соответственн Сумматоры-вычитатели 9 и 10 в соответствии с управляющими сигналами, поступающими с выходовv17 и 18, вы|Полняют операции сложения (9) и вычитания (10). В шестом такте в регистры 13 и 14 слагаемых переписывается содержи мое регистров 11 и 12 соответственно. Tie. IinAi+i ImBj-ReCiImWl в регистр 13; ImA 1тВ ,- +КеС ImW в регистр 14; в регистры II и 12 слагаемых принимаются соответственно дей ствительные части НеА ReB|-ReC,- л ReW -t-ImC ImW и ReA, ReC| .ReW -ImC jImW преобразованных отсчетов A, в регистр б произведений принимаетс.я произведение Р4(П ImC. -ReW . Коммутаторы 7 и о подключают к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10 выходы регистров 13 и 14соответственно, сумматоры-вычита тели в соответствии с сигналами,по ступающими с выходов 17 и 18 блока 15управления, выполняют операции вычитания (9) и сложения (10). В регистр 3 принимается действительная часть ReHj исходного отсчета i+j I в регистр 1 - действительная часть ReCj+t исходного отсчета В регистр 4 пр инимается действитель ная часть ReW весового коэффициента W. в седьмом такте в регистры 13 и 14 слагаемых переписывается и выдается на выход устройства содержимое регистров 11 и 12 слагаемых,т.е. в регистр 13; НеА- - в регистр 14; в регистры 11 и 12 принимаются соответственно мнимые части ImAj+ и 1тАц преобразованных отсчетов Ai4-i и А;, в регистр б произведений принимается произведение .ReC,.- ReW Коммутаторы 7 и 8 подключают выход регистра 3 к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10, выполняющих операции вычитания и слржения соответственно. В регистр 4 принимается мнимая часть ImW весового коэффициента W , во входной регистр 2 принимается мнимая часть 1тВ| исходного отсчета В- . В восьмом такте в регистры 13 и 14 слагаемых переписывается и выдается на выхол устройства содержимое регистров 11 и 12 слагаемых, т.е. 1тА, в регистр 13; ImA - в регистр 14; в регистры 11 и 12 принимаются соответственно НеВ,-ц.1-ReG 4 ReA +2 ReBJ4.+ +ReC, в регистр б произведений принимается произведение Rj,.. ReC ; -fmW . В регистр 3 принимается мнимая часть 1шВ исходного отсчета В, коммутаторы 7 и 8 подключают выход регистра 3 к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10, выполняющих соответственно операции вычитания и сложения, в регистр 1 принимается мнимая часть ImCj исходного отсчета С f а в регистр 4 принимается мнимая часть ImW весового коэффициента WM / Далее работа устройства аналогична. Преимущество предлагаемого устройства перед известным состоит в меньшем, числе регистров и меньшие числе информационных входов коммутаторов.

A-Ju-Л.

гз

22

2k