Устройство для вычисления коэффициентов-фурье Советский патент 1983 года по МПК G06F17/14 

Изобретение относится к абтомати ке и вычислительной технике и может быть использовано для вычисления коэффициентов Фурье при цифровой обработке сигналов. i Известно устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее множительные блоки, С1Ф1маторы, регистры и вычисляющее коэффициенты Фурье с представлением операндов в формате с фиксиро.ванной запятой и автоматическим масштабированием Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее регистры дей.ствительной и мнимой частей первого и второго операндов и весового коэф фициента, арифметический блок, элемент ИЛИ, а также два дополнительных регистра. В этом устройстве при вычислении коэффициентов Фурье.в формате с фиксированной запятой применяется условное масштабирование, основанное на прогнозировании переполнения j2 . Недостатком известных устройств является ихсложность, обусловленна неполным использованием возможносте условного масштабирования и, как следствие, повышенной разрядностью используемых блоков. Цель изобретения - упрощение уст ройства. Поставленная цель достигается тем, ,что устройство для вычисления коэффициентов Фурье, включающее регистры действительньис и мн1шых частей первого и второго операндов и весовых коэффициентов,информационные входы которых являются информационными входами устройства, а выхо этих регистров подключены к соответствующим информационным входам арифметического блока/ управляющий вход которого является управляющим входом устройства, элемент ИЛИ, содержит два сумматора по модулю два и два триггера, причо первая и вторая группы выходов арифметическо го блока являются параллельными выходами действительной и мнимой частей результата устройства, выходы энаковогб и дополнительного разрядов первой группы выходов, арифметического блока подключены к входам . первого сумматора по модулю два, выходы з-накового и дополнительного разрядов второй группы выходов ариф метического блока подключены к входам второго сумматора по модулю два выходы первого и второго сумматоров по модулю два через элемент ИЛИ под ключены к входу первого триггера, выход первого триггера подключен к входу второго триггера, выход вто рого триггера подключен к входам уп равления сдвигом регистров действительных и мнимых частей первого и второго операндов. Кроме того, арифметический блок состоит из четырех умножителей, двух сумматоров-вычитателей,- сумматора и вычитателя, причем суммирующие входы первого и второго сумматороввычитателей являются входами действительной и мнимой частей первого .операнда арифметического блока, первые входы первого и второго умножителей являются входами действительной и мни1«1ой частей второго операнда арифметического блока, вторые входы первого и второго умножителей являются входами дейс витепьной и мнимой частей весового коэффициента арифметического блока, первый вход третьегр умножителя соединен с первым входом первого умножителя,, второй вход третьего умножителя соединен с вторым входом второго умножителя, первый вход четвертого умножителя соединен с первьви входом второго умножителя, второй вход четвертого умножителя соединен с вторым входом первого умножителя, выходы первого и второго умножителей подключены соответственно к csMMHpyющему и вычитакицему входам вычитателя, выходы третьего и четвертого умножителей подключены к входам сумматора, выходы вычитателя и сумматора подключены к вычитанвдим входам первого и второго сумматоров-вычитат лей соответственно, выходы разрядов первого и второго сумматоров-вычитателей образуют первую и вторую .г&уппы выходов арифметического блока соответственно, управляющие входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с управлякхцим входом арифме.тического блока. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.. 2 - функциональная схема арифметического блока. Устройство содержит регистры 1-4 действительных и мнимых частей первого и второго операндов и регистры 5-6 весовых коэффициентов, арифметический блок .7/ сумматоры 8 ,и 9 по модулю два, элемент ИЛИ 10, триггеры 11 и 12, информационные входы 13-18, выходы 19 и 20. Арифметический блок 7 состоит из умножителей 21-24, вычитателя 25, сумматора 26, сумматоров-вычитателей 27 и 28 и имеет управляющий вход 29, информационные входы 30-35 и выходы 36 и 37. Устройство выполняет операции вида S.A,8,W. , 8,- + ,- A,,

где А , BJ - коплексные операнды; W,- - комплексный весовой коэффициент.

Устройство для вычисления коэффициентов Фурье работает следующим образом.

Перед вычислениями производится установка триггеров 11 и12 и ре.гистров 1-6 в нулевое состояние.

На входы устройства 13-18 поступают действительные и мнимые части первого и второго операндов весового коэффициента и записываются в регистры 1-6. Регистрил 1-4 оснащены цепями сдвига, и при наличии логической единицы на их управляющих входах производится сдвиг действи тельной и мнимой частей первого и второго операндов на один разряд вправо, т.е. производится масштабирование. С выходов регистров 1-6 операнды подаются в арифметический блок 7, который вычисляет основную базовую операцию (.1) . Результаты вычислений А и В поочередно выделяются на выходы устройства. В это вр мя на сумматорах 8 и 9 анализируют1ся знаковый и дополнительный разряды действительной и мнимой частей результатов А и В. Дополнительный разряд формируется в арифметическом блоке 7 и является переносом иа знакового разряда действительной и МНИМОЙ частей результата соответственно.

, Если на выходе любого сумматора В и 9 появляется логическая единица, то это свидетельствует о наличии переполнения, т.е. о .необходимости последующего масштабирования. Появившийся сигнал через элемент ИЛИ 10 записывается в первый триггер 11 по информационному единичному входу. Еди ничные сигналы, появившиеся на выходе сумматоров 8 и 9, при вычислении последующих основных операций в интерации лишь подтверждают единичное состояние триггера 11 и тем самым

to указывают на необходимость масштабирования на следующей интерации.

По окончании интерагши содержимое триггера 11 переписывается в триггер 12, а триггер 11 устанавливается в

5нулевое состояние. Единичное состояние триггера 12 свидетельствует о необходимости масштабирования на панной интерации. Вьлход триггера 12 {соединен с управляющими входами ре0 Гистров 1-4. 1и1иничный сигнал на

управляющих входах регистров 1-4 включает цепи сдвига на один разряд вправо. Таким образом операнды, подаваемые на регистры 1-4, сдвигаются, т.е. 5 масштабируются, и в таком виде подаются на первую группу входов 30-33 арифметического блока 7 для участия в последующих вычислениях. Этот процесс повторяется до окончания пычисJ ления коэффициентов Фурье. I Предлагаемое устройство при одинаковом динамическом диапазоне входного сигнала требует меньшей разряднрсти используемых блоков по сравне5нию с известньм и, следовательно, имеет более простую конструкцию.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ, содержащее регистры действительных и мнимых частей первого и второго операндов и весовых коэффициентов, информационные входы которых являются информационными вход с1МИ устройства, а выходы этих регистров подключены к соответствующим информационным входам арифметического блока, управляющий вход которого является управлякяпим входом устройства, элемент ИЛИ, отличающе е-с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит два сумматора по модулю два .и два триггера,причем первая и вторая . группы выходов арифметического блока являются параллельными выходами действительной и мнимой .частей результата устройства, выходы знакового и дополнительного разрядов первой группы выходов арифметического блока подключены к входам первого сумматора по модулю два, выходы знакового и дополнительного разрядов второй группы выходов арифметического блока подключены к входам второго сумматора по модулю два, выходы первого и второго сумматоров по Модулю два через элемент ИЛИ подключены к в1ходу первого триггера, выход первого триггера подключён к входу второго .триггера, выход второго триггера подключен к входам управления сдвигом регистров действительных и мнимых частей первого и второго операндов. 2. Устройство .по П.1, отличающееся тем, что арифметический блок состоит из четырех умножителей, двух сумматоров-вычитателей, сумматора и вычитателя, причем суммирующие входы первого к второго сумматоров-:вычитателей являются входами действительной и мнимой частей первого операнда арифметического блока, первые входы первого и второго умножителей являются входами действительной и МНИМОЙ Частей второго операнда арифметического блока, вторые входы первого и второго умножителей являются входами действитель(Л ной и мнимой частей весового коэффициента арифметического блока, первый вход третьего умножителя соединен с первым входом первого умножителя, второй вход третьего умножите- 2 ля соединен с вторым входом второго умножителя, первый вход четвертого умножителя соединен с первьвд входом D 4:: второго умножителя, второй-вход четвертого умножителя соединен с вторым входом первого умножителя, вы ходы первого и вторюго умножителей подключены соответственно к cyhWHhO О рукхцему и вычита кнцему входам вычитателя, выходы третьего и четвертого умножителей подключены ко входгии сумматора, выходы вычитателя и сумматора подключены к вычитающим входам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, выходы разрядов первого и второго сумматороввычитателей образуют первую и вторую группы выходов арифметического блока соответственно, управляющие входы первого и.второго cyNaiaторов-вычитателей соединены с управляющим входом арифметического блока.,