Устройство для выполнения быстрого преобразования фурье

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах обработки дискретной информации, радиои гидролокации , медицинской и другой аппаратуре , где используется цифровая фильтрация и спектральный анализ. Цель изобретения - повышение быстродействия . Поставленная цель достигается тем, что в состав устройства входят два регистра коэффициента, три входных регистра, два регистра произведений, триггер, генератор тактовых импульсов, сумМатор-вычитатель, с (б два умножителя с соответствующими связями между узлами устройства, (Л 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1267431

А1 (дц 4 G 06 F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3896334/24-24 (22) 07.05.85 (46) 30.10.86. Бюл. ¹ 40 (71) Московский институт электронной техники (72) В.А.Кустов, В.Н.Лапенко и О.А.Лящук (53) 681.32(088.8) (56) Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.

Березенко А.И. и др. Микропроцессорные комплекты повышенного быстродействия, M.: Радио и связь, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах обработки дискретной информации, радио- и гидролокации, медицинской и другой аппаратуре, где используется цифровая фильтрация и спектральный анализ, Цель изобретения — повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в состав устройства входят два регистра коэффициента, три входных регистра, два регистра произведений, триггер, генератор тактовых импульсов, сумматор-вычитатель, два умножителя с соответствующими связями между узлами устройства, 2 ил.

267431

Плюс Плюс Плюс

Минус и

15 0 и

Минус Плюс

Минус

ImC., ImA, где А„,С„

А;,С„

Im го числа.

1 1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки дискретной информации, радио и гидролокации, медицинской и другой аппаратуре, где используются цифровая фильтрация и спектральный анализ.

Целью изобретения является повышение быстродействия

На фиг„ 1 представлена функциональная схема устройства для выполнения быстрого преобразования Фурье; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит первый регистр i коэффициента, первый входной регистр 2, первый умножитель 3, первый регистр 4 произведения, второй регистр 5 коэффициента, второй входной регистр 6,второй умножитель 7, второй регистр 8 произведения, генератор 9 тактовых импульсов, триггер 10, третий входной регистр ll сумматор-вычита-тель 12.

Устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье работает следующим образом.

Арифметические действия, выполняемые в ходе базовой операции:, включая умножение на поворачивающий множитель W можно записать в действительной форме следующим образом:

ReC, =КеА,- (ReC, РeW,-ImC, ImW, ), (l ) ReA; ЖеА,+(ReC; ReV,-ImC; ImV; ), (2) =ImA; — (ReC; ХшИ. +ImC, ReV ) (3)

=ImA +реС. ImV +ImC„ReW, ), (4) входные комплексные операнды; выходные комплексные операнды; комплексный коэффициент, действительная часть комплексного числа; мнимая часть комплексноДля простоты изложения изобрете-; ния предполагается, что запись данных в регистры 1, 2, 4, 5, 6, 8.

l1 и переключение триггера 10 происходит за бесконечно малое время, а задержка, вносимая умножителями 3 и

7 и сумматором-вычитателем 12,, не превышает длительности синхронизирующего импульса на выходе генератора 9 тактовых импульсов.

В предлагаемом устройстве сумматор-вычитатель 12 функционирует в соответствии с таблицей, где вы— сокий уровень сигнала обозначен как

"1", а низкий — "0".

Состояние вхо Знак, присваиваемый дов числам на входе

10 четвер- пято- пер- втором третьем того го вом

В начальный момент на вход синхронизации устройства поступает сигнал высокого уровня ° Этот сигнал

25 запрещает работу генератора 9 тактовых импульсов и триггера 10. При этом на выходе генератора 9 тактовых импульсов и на прямом выходе триггера 10 устанавливается сигнал

HH3Ko1"o уровня, Во время прихода первого операнда (ReCe) на вход задания операнда устройства, на входе синхронизации устройства устанавливается сигнал

35 низкого уровня тем самым разрешаt ется работа генератора 9 тактовых импульсов и триггера; 10.

При этом частота генератора 9 тактовых импульсов такова, что один из операндов ReC;, ImC;, ReA;, ImA; поступает на вход задания операнда устройства за половину периода тактовых импульсов, а каждый из коэффициентов ReW ImW„ - за один период тактовых импульсов. Взаимное расположение тактовых импульсов

t операндов и коэффициентов показано на фиг, 2.

Далее, до окончания преобразова5О ния всего массива входных операндов, устройство работает следующим образом, В момент прихода операнда ReC; на вход задания операнда устройства

55 триггер 10 под воздействием отрицательного фронта тактового импульса, поступающего с выхода генератора 9 тактовых импульсов, устанавливает1267431

4 ся в нулевое состояние, т.е, инверсный выход триггера 10 устанавливается в состояние логической единицы.

Регистры 1, 2, 4, 5, 6, 8, 11 записывают данные, поступающие на их D-входы, по положительному фронту на С-входах. Следовательно, при подаче операнда ReC; на вход устройства и переключении триггера 10 в нулевое состояние, на выходе регистра

2 установится значение ReC, (фиг. 1 и 2).

В момент формирования логической единицы генератором 9 тактовых импульсов, на вход реальной части поступает коэффициент ReW,, на вход мнимой части ImW,, на вход задания операнда — ImA.„ которые записываются в регистры 1, 5 и ll соответственно по положительному фронту тактового импульса, поступающего с выхода генератора 9 тактовых импульсов.

Отрицательный фронт тактового импульса переключает триггер 10 в единичное состояние, т.е. на прямом выходе триггера 10 формируется логическая единица. Положительный перепад на неинверсном выходе триггера

10 записывает в регистр 6 операнд

ImC„ поступающий в этот момент на вход устройства.

В момент формирования генератором 9 второго тактового импульса происходит запись операнда ReA„, поступающего по входу устройства. Также происходит запись сформировавшихся к этому времени произведений

ReC; ReW и ImC,- ImM„ в регистры 4 и 8 соответственно.

В первом такте сумматор-вычитатель производит действия согласно соотношению (1), во втором — соглас— но соотношению (2). В результате этого на выходе устройства формируются новые значения ReC! H ReA .. В

E l тот момент, когда сумматор-вычитатель формирует величины КеС, ReA., регистры 1 и 5 принимают коэффициенты ImW; и Rek, соответственно, На выходах умножителей 3 и 7 формируются произведения ReC;. ImW и ImC,л

ReW; (фиг. 1 и ?).

В этот момент сумматор-вычитатель заканчивает формирование ReC, и ReA, и по положительному фронту тактового импульса произведения ReC; . ImWÄ. и ImC;- КеЫ; записываются в регист5

55 ры 4 и 8 соответственно, А в регистр

ll по этому же сигналу записывается операнд ImA, поступающий по входу устройства, В результате этого на третьем такте сумматор-вычитатель формирует на выходе устройства величину ImC. на четвертом такте

ImA„.

Затем функционирование устройства повторяется и вычисляются следу1 I 1 ющие значения ReC.„, ReA,, ImC, и

ImA,, (ôèã. 2).

Формула изобретения

Устройство для выполнения бысФрого преобразования Фурье, содержащее первый регистр коэффициента, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра произведений, выход которого подключен к первому входу сумматора-вычитателя, выход которого является информационным выходом устройства, входами реальной и мнимой частей коэффициента которого являются информационные входы соответственно первого и второго регистров коэффициента, второй вход первого умножителя подкЛючен к выходу первого входного регистра, информационный вход которого объединен с информационными входами второго и третьего входных регистров и является входом задания операнда устройства, генератор тактовых импульсов, второй регистр произведений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триггер и второй умножитель, выход которого подключен к информационному входу второго регистра произведений, выход которого подключен к второму входу сумматора-вычитателя, третий вход которого подключен к выходу третьего входного регистра, тактовый. вход которого объединен с тактовыми входами первого и второго регистров коэффициента, первого и второго регистров произведений, тактовым входом триггера, первым управляющим ахо- . дом сумматора-вычитателя и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход запуска которого объединен с установочным входом триггера и является входом синхронизации устройства, инверсный выход триггера подключен к второму управляющему

2267432

6 входу сумматора-вычитателя и тактовому входу первого входного регистра, прямой выход триггера подключен к тактовому входу второго входного регистра, выход которого подключен к первому входу второго умнокнтеля, второй вход которого подключен к выходу второго регистра коэффициента.

126743 1

Вых. блока Я

Вых. Q длока 10 алых. Q волока to

Вход

ВхоИ ис. 2

Редактор Н.Слободяник

Заказ 5777/48

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

Входд

Вых. длопт 2

Вых. Inoxu Е

Вих. олою5

Вых. алака 7 йи. алака Ф

Ья. длоп 8

Вых. &ока 11

Выход

Составитель А.Баранов

Техред А.Кравчук . Корректор E.Рошко

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб,, д. 4/5