Цифровой фильтр Советский патент 1987 года по МПК H03H17/06 G06F17/17 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки медицинской, сейсмической и другой информации.

Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема одного процессорного элемента; на фиг. 3 - блок синхронизации, один из вариантов построения; на фиг. 4 - временн диаграмма управляющих сигналов цифрового фильтра для случая, когда , .

Цифровой фильтр содержит: К процессорных блоков 1. i(i 1,2,,..к) коммутатор 2, вспомогательный регистр 3, блок 4 синхронизации, с выходами 5,6j (j 1,2,,..L; L lop: j m) 7. Процессорный элемент (фиг. 2) содержит блок 8.1 регистров коэффициентов, который состоит из m регистров, умножитель 9,1, сумматор 10.1, блок 11.1 регистров слагаемых, который состоит из m регистров.

Блок синхронизации (фиг. 3) содержит: генератор 12 тактовых импульсов, счетчик 13 тактов, регистр

14и узел 15 постоянной памяти. Счечик 13 имеет коэффициент пересчета N-m, выходы счетчика 13 подключены

к входам регистра 14, выходы кото-, рого подключены к входам узла 15 постоянной памяти и имеет размерность N m (2 + log m). Выходы узла

15постоянной памяти являются выходами 5,6.j, 7 блока 4 синхронизации

Рассмотрим работу устройства цифрового фильтра.

Условимся, что прием в регистры осуществляется по заднему фронту синхроимпульса. В начальный момент времени все регистры обнулены. Фор- ьгула свертки, реализуемая цифровым фильтром, имеет вид N

С Ч п О

X,

где W - весовые коэффициенты;

X, - отсчеты входных данных. Для примера рассмотрим случай, когда N 6 и в цифровом фильтре имеется К 3 процессорных блоков.

N

Тогда m - 2,

YO М„Х„;

Y W,X, У,Х„;

V Т.Т V J. T.I V J

, + W, Y , W,X,-H W, Yj W,Xj-b W.X,- ,-

Y -H W, Хз-i- W Xi-t- WjX, W,Xo; Yj WoXs- .X -bWjX,

Перед началом работы в блоки регистров коэффициентов 8,1, 8.2

и 8.3 загружают весовые коэффициенты Wj - , В первые регистры блоков коэффициентов 8,1, 8.2 и 8.3 записываются соответственно весовые

коэффициенты W , W и W, а во вторые регистры записываются соответственно весовые коэффициенты W , W, и W .

В первом такте исходный отсчет

Хд поступает на первые входы умножителей 9,1, 9.2 и 9,3, на вторые входы которых подается содержимое первых регистров блоков 8,1, 8,2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения W соответственно. Эти произведения на сумматорах 10.1 складываются с нулем и в конце такта записываются в первые регистры блоков 11.1 слагаемых: W Х, - в первый регистр блока 11.1; -в первый регистр блока 11,2; - в первый регистр блока 11.3 по управляющему сигналу, поступающему с выхода 7

блока 4 синхронизации.

Во втором такте на вторые входы умножителей 9,1, 9,2 и 9,3 подается содержимое вторых регистров блоков 8,1, 8,2 и 8,3. На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения .H соответственно, которые на сумматорах 10.L складываются с нулем и принимаются во вторые регистры блоков

11,1 слагаемых: W,Xo - во второй

регистр блока 11,1; W Х - во второй регистр блока 11.2 и во второй регистр блока 11.3.

В третьем такте исходный отсчет

X поступает на первые входы умножителей 9.1, 9.2 и 9,3, на вторые входы которых подается содержимое W , W , W первых регистров блоков 10,1; 10.2 и 10.3 коэффициентов. На

выходах умножителей получаем произведения: W Х , W Х и WiX соответ-, ственно. Эти произведения поступают на первые входы сумматоров 10,1, На второй вход сумматора 10,1 по сигналу

3134898

(5) с блока 4 синхронизации коммутатор 2 подает нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое 11.1 слагаемых первого регистра блока

J.

(W X ), на второй вход суммматора 10.3 подается произведение из первог регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта сумма W Х О принимается в первьй регистр блока 11.1 слагаемых .сумма W; Х + Wj Хо - в первый регистр блока 11.2 слагаемых, сумма W X + первый регистр блока 11.3 слагаемых.

В четвертом такте на второй вход умножителей 9.1 подается содержимое вторых регистров блоков 8.1, 8.2 и 8,3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: W X, и соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров 10.1, на второй вход сумматора 10,1 по сигналу (5) с блока 4 синхронизации коммутатор 2 подает произведение W,Xo, которое поступает на него с выхода вспомогательного регистра 3, полученное в первом такте в первом регистре блока 11,3 слагаемых. На второй вход сумматора 10.2 подается содержимое первого регистра блока 11,1 слагаемых (W)), на второй вход сумматора 10,3 подается произведение первого регистра блока 11,2 слагаемых, В конце такта во второй регистр блока 11,1 слагаемых принимается сумма + , во второй регистр блока 11,2 слагаемых - сумма W,X + и во второй регистр блока 11.3 слагаемых - сумма WoX,+ W, Х.

В пятом такте исходный отсчет Х2 поступает на первые входы умножителе 9.11, 9,2 и 9.3, на вторые входы

которых подается содержимое W Х и W 45 , на второй вход сумматора 10.2 первых регистров блока 8.1, 8.2 подается содержимое () первого

регистра блока 11.1 слагаемых, на второй вход сумматора 10.3 подается

и 8,3 коэффициентов, На выходах умножителей получаем произведения:

соответственно,

б,. W , Эти произведения поступают на первые входы сумматоров 10,1, На второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (WfX,),первого регистра блока 11,1 слагаемых на второй вход сумматора 10°, З подается сумма W Х + Х из первого регистра блока 11,2 слагаемых, В конце такта сумма

50

сумма W X,j + WgX, из первого регист ра блока 11,2 слагаемых, В конце такта сумма W Х + О

... .V, принимается ь в первый регистр блока 11.1 слагаемых, сумма W X + W, Х - в первый регистр блока 11.2 слагаемых, сумма

gg Wj 2 первый регист блока 11,3 слагаемых,

В восьмом такте на вторые входы умножителей 9 подается содержимое (Wj, W, WQ) вторых регистров блоко

5

О принимается в первый регистр блока 11.1 слагаемых, сумма ,j+ WgX -в первый регистр блока

. 11.2 слагаемых, сумма W X + Wg Хд -в первый регистр блока 11.3 слагаемых,

В шестом такте на вторые входы умножителей 9,1 подается содержимое

0 (W, W Ч) вторых регистров блоков 8,1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9,2 и 9.3 получаем произведения: соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров 10,1, на второй вход сумматора 10,1 коммутатор 2 подает сумму W Х + полученную в третьем такте в первом регистре блока 11,3 . слагаемых,На второй вход сумматора

10.2подается содержимое (, +

+ W,X, первого регистра блока 11,1 слагаемых, на второй вход сумматора

10.3подается сумма + Х

из первого регистра блока 11,2 слагаемых. В конце такта во второй регистр блока 11.1 слагаемых принимается сумма + ° второй регистр блока 11,2 слагае0

5

мых - сумма W X + W. X, + W X

1 - i Э о

второй регистр блока сумма WpX, + W X, +

во 1,3 слагаемых

,0

X

В восьмом такте исходный отсчет 2 поступает на первые входы умножителей 9.1, 9,2 и 9,3, на вторые входы которых подается содержимое (W, U и W. ) блоков ,8,1, 8.2 и 8.3 коэсЪфициентов. На выходах умножите- лей получаем произведения: W X , W Х и Wj X соответственно. Эти произведения поступают на первые входы сумматоров 10.1. На второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает

сумма W X,j + WgX, из первого регистра блока 11,2 слагаемых, В конце такта сумма W Х + О

... .V, принимается ь в первый регистр блока 11.1 слагаемых, сумма W X + W, Х - в первый регистр блока 11.2 слагаемых, сумма

XTJ Wj 2 первый регистр блока 11,3 слагаемых,

В восьмом такте на вторые входы умножителей 9 подается содержимое (Wj, W, WQ) вторых регистров блоков

5

8,1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На входах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: W X , , и соответственно, которые пступают на первые входы сумматоров 10.1, на второй вход сумматора 10. коммутатор 2 подает сумму W. У + полученную в первом

На

второй вход сумматора 10.2 подаетс содержимое (W,X, + + ) первого регистра блока 11.1 слагае на второй вход сумматора 10.3 подается сумма ,.,+ + WjX из первого регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта во второй регис блока 1-1.1 слагаемых принимается

+

W, s.

регистре блока 11.3 слагаемых

сумма , +

ъ

w,x,,

.

во второй регистр блока 11.2 слагамых - сумма W,X., + - W,X., + W и во второй регистр блока 11.3 сла

w,.

.

гаемых - сумма W X + ,,.

В девятом такте исходный отсчет

X поступает на первые входы умножителей. 9 . 1 , 9.2 и 9.3, на вторые входы которых подается содержимое (Wj , W и wp блоков 8.1, 8.2

и 8.3 коэффициентов. На выходах умн жителей получаем произведения:

соответственно. Эти

.

w.,.

и W X

произведения поступают на первые входы сумматоров lO.i. На второй вх сумматора 10.1 подается нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (W Х.) первого регистра блока 11.1 слагаемых, на второй вхо сумматора 10.3 подается сумма W Х + W,. X,j из первого регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта сумма W Х + О принимается в первый регис блока 11.1 слагаемых, сумма +

+ W X - в первый регистр блока 11. 6

слагаемых.

сумма

W, Xj

W,-X, в первый регистр блока 11.3 слагаем

В десятом такте на вторые входы умношггелей 9.1 подается содержимое (W , V,, и W, ) пторых регистров блок

W X , VJ X

i - 14

соответственно, которые по8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9,2 и 9.3 получаем.произведения: и W,X

ciynaioT на первые входы сумматоров 10.1, на второй вход сумматора 10.1 посгуиает сумма W Х + VJ X Х полученная в первом регистре блока 11.3 слагаемых. На второй вхог суммтора 10.2 подается содержимое (

W X + W X ), на второй вход

ч Т 5 О

,Х,-ь

сумматора 10.3 подается сумма

W,jX -t- , -- W,X из первого

регистра блока 11.2 слагаемых. В

конце такта во второй регистр блока

11.1 слагаемых принимается сумма

+ W-X- - W. Х.„ VJ, X.. во второй

w,x, -ь w,x, W, х., ,,

регистр блока 11.2 слагаемых - сумма W, X,+WjXj- -WjXj+W,X,+W,X, и во ВТО- рой регистр блока 11.3 слагаемых - сумма Wj,X + V X, + WjX

В одиннадцатом такте исходный отсчет X 5 поступает на первые входы 5 умножителей 9.1, 9.2 и 9.3, на втоw,x.

рые входы которых подается содержимое (W5, Wn и Wj)первых регистров блоков 8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения: W X, , W, X,. и , COOT

такта сумма

, W, X,. и , ветственно. Эти произведения Лосту- пают на первые входы сумматоров 10.1. На второй вход сумматора 10.1 подается нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (W X ), первого регистра блока 11.1 слагаемых на второй вход сумматора 10.3 подается сумма W, Х„ + . из первого

регистра блока 11.2 слагаемых. В

W X + О принимается в первый регистр блока 11.1

W, X,

слагаемых, сумма первый регистр блока

4- V . X +

s/.X, в

11.2 слагаемых.

сумма W,jXg

.

5

W X - в первый 5 регистр блока 11.3 слагаемых.

В двеннадцатом такте на вторые входы умножителей 9.1 подается содержимое вторых регистров W , W и W блоков 8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов 0 На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: W X Wj X, WgXg соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров 10.1, на второй вход сумматора 10.1 поступает сумма + WgXg, полученная в первом регистре блока 11.3 слагаемых. На второй вход сумматора 10.2 подается содержимое первого регистра блсжа 11.1 слагаемых + W X. + W У + UT

0

w.x

+ W W,X,), на второй вход суммйтора 10.3 подается сумма , + W Х + W,X + Ч i + Wj. Хд из первого регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта во 5 второй регистр блока 11.1 слагаемых

принимается сумма W,

«зХ.

Ч Хз+ W5X,j,Bo второй регистр блока 11.2 слагаемых - сумма W X,

+ W.

Xj +

W, Х

w.x,

4 +

BO второй

регистр

f

5,

5.

дит аналогично.

блока 11,3 слагаемых - сумма

, , + w,,x, - ,+

в дальнейшем работа происхоФормула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий

K(N « К.га - длина импульсной характе- Q блока регистров коэффициентов подклюгистр, коммутатор и блок синхронизации, а каждый процессорный блок содержит блок из m регистров коэффициентов и блок из (т - 1)-го регистра слагаемых, причем информационный вход блока регистров коэффициентов является входом задания весовых коэффициентов процессорного блока, выход

ристики) процессорных блоков, каждый из которьк содержит умножитель, сумматор, регистр слагаемых, причем вход умножителя является первым входом данных процессорного блока, выход умножителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого является вторым входом данных процессорного блока, выход сумматора подключен к информационному входу регистра слачен к второму входу умножителя, выход сумматора подключен к информационному входу блока регистров слагаемых, выход которого соединен с вькодом

5 регистра слагаемых, информационный выход К-го процессорного блока подключен к информационному входу вспомогательного регистра, выход которого подключен к первому информационному

20 входу коммутатора, второй информационный вход которого является входом задания логического нуля фильтра, выход коммутатора подключен к второму входу данных первого процессорного

формационным выходом процессорного блока, первые входы данных всех процессорных блоков объединены и являются входом данных фильтра информационный выход i-ro (i 1,К) процессорного блока подключен к второму входу данных (i + l)-ro процессорного блока, информационный выход К-го процессорного блока является информационным выходом фильтра, отличающийся тем, что, с целью снижения аппаратурных затрат, содержит вспомогательный ре

блока регистров коэффициентов подклюгистр, коммутатор и блок синхронизации, а каждый процессорный блок содержит блок из m регистров коэффициентов и блок из (т - 1)-го регистра слагаемых, причем информационный вход блока регистров коэффициентов является входом задания весовых коэффициентов процессорного блока, выход

чен к второму входу умножителя, выход сумматора подключен к информационному входу блока регистров слагаемых, выход которого соединен с вькодом

5 регистра слагаемых, информационный выход К-го процессорного блока подключен к информационному входу вспомогательного регистра, выход которого подключен к первому информационному

0 входу коммутатора, второй информационный вход которого является входом задания логического нуля фильтра, выход коммутатора подключен к второму входу данных первого процессорного

5 блока, первьй и второй выходы блока синхронизации подключены соответственно к тактовому входу вспомогательного регистра и управляющему входу коммутатора, а третий и четвертый

0 выходы блока синхронизации подключены к входам синхронизации соответственно приема и вьщачиинформации блокаре- / гистров коэффициентов и блока регистров слагаемьгхвсех процессорных блоков .

Адр.8

.. . .7, g, У,.

Adp.S.i- /U

с,ит -JlirrLTlJ JT-RjnJlJ

5,

п. I

.щ

JTJlJlJTJlJTJlJTJnjlJ Lr

Фиг.

редактор Т, Парфенова

Составитель А. Баранов Техред Л.Олийнык

: 9/55Тираж 899Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по Л -лам итобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. 3

Корректор О. Кравцова

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки медицинской, сейсмической и другой информации. Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав цифрового .фильтра входит К процессорных блоков 1, коммутатор 2, вспомогательный регистр 3, блок 4 синхронизации, с выходами 5-7. 4 ил. I I (Л i.i i.2 /.Л оо 4 00 со 00 Фив. i