Устройство для вычисления деконволюции

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах цифровой обработки сигналов для вычисления деконволюции для потока векторов с фиксированными значениями коэффициентов импульсной характеристики. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит прямоугольный массив операционных блоков (ОБ) размером M<SP POS="POST">.</SP>N, где M-размерность входного вектора Y(M), в котором отсутствуют ОБ в IJ -X позициях (I+J*98MAKC/M, N/-1), ОБ в NJ -X позициях (J=1,M) являются ОБ второго типа, остальные ОБ являются ОБ первого типа, причем ОБ первого типа содержит три регистра, умножитель и вычитатель, а ОБ второго типа - два регистра и делитель. Особенностями работы устройства являются параллельно-поточная организация вычислений, синхронность исполнения и коммутации различных частей алгоритма деконволюции. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ COBEf CHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИК

РЕСА ЛИК 4 G 06 F 15/347

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4215857/24-24 (22) 25. 03.87 (46) 5.07.89. Бюл. N". 26 (72) В.П. Якуш, С.Г. Седухин, Л.Б. Авгуль и А.А. Ленев (53) 681 .32(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1401477, кл. G 06 F 15/347, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N9 !433268, кл. С 06 F 15/347, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДЕКОНВОПОЦИИ (57) Изобретение относится к вычис— лительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах цифровой обработки сигналов для вычисления деконволюции для потока векторов с фиксированными значениями коэффициИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах цифровой обработки сигналов для вычисления деконволюции при фиксированных значениях коэффициентов вектора импульсной характеристики.

Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для случая m = 7 и п = 5 и потоки данных на входах и выходах устройства, на фиг. 2 — функциональная схема операционного блока первой группы, на фиг . 3 — функциональная схема операци-„.SU„„! 494017 А 1

2 ентов импульсной характеристики. Цель изобретения — повышение быстродействия. Устройство содержит прямоугольный массив операционных блоков (ОБ) размером mxn, где m — размерность входного вектора y(m), в котором отсутствуют ОБ в ij- х пi-зициях (i+

+j (макс/m,n/-1), ОБ в nj õ позициях (j = 1,m) являются ОБ второго типа, остальные ОБ являются ОБ первого типа, причем ОБ первого типа содержит три регистра, умножитель и вычитатель, а

ОБ второго типа — два регистра и делитель. Особенностями работы устройства являются параллельно-поточная организация вычислений, синхронность исполнения и коммутации различных частей алгоритма деконволюции. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. онного блока второй группы;на фиг.4 картина распространения вычислительных фронтов устройства.

Устройство для вычисления деконволюции для случая m 7 и n = 5 содержит первую группу информационных входов lj (j = 1,7), вторую группу информационных входов 2i (i=

1,5), синхровход 3, операционные блоки 4ij первой группы (i = 1,4;

j 2,7), операционные блоки второй группы 4 5j (j 1,,7).

Операционный блок 4ij (i = 1,4;

j=2,7) содержит выход 5,первый вход 6, второй вход 7, третий вход 8, регистры 9-11, умножитель 12, вычитатель

14940) 7 мин ((,1)(Y )» где т ; И„Х;

К=т митт (1,))) илп У - ат Х„+,7 Ц„Х; „„. кг

l,m, 20

Отсюда, деконволюция задается выражением 25 мин (т,))\

=У XQ,X, /CD), i=1,m

К=2.

Указанная формула вычисления дек онволюцни моЛет быть задана, рекуррентI нылш соотношениями для К = min(i,n), пцn(i,n)-1, min(i,п) — 2 и Y (min(i, 2

n)+1) = У:

К»т

У,=У, — Х „т(з, i =2,m ((т тг)

У, =- Y т /ul i = 1,"., 35

Х ° = Y ° т 1

При вычислении деконволюции для вектора г) (в) (т)„о)а,..., Ы„ такачени:т к зэффицттентов (1 постоянно

40 подают - z на соотвcтствуз)щие вторые информационные входы 2 устройства (фиг. 1), Карт(на распространения вычислительных фронтон устройства показывает очеэедность работы у операционных блоков устройства по тактам.

При описании работы устройства в обозначетпти Y в скобках указывается номер i-ro рекуррентного шага, а в обозначении Yi — номер i указывает такт работы устройства.

Устройство работает следующим образом, I

В исходном состоянии регистры 9, 10,11, 19 и 20 операционных блоков устанавливаются в нулевое состояние.

На первую группу информационных входов lj устройства (j = 1,7) пода13, первый 14, второй 15 и третий 16 выходы.

Операционный блок 4 5 1 () 2,7) содержит первый 17 и второй 18 входы, регистры 19 и 20, делитель 21, первый

22, второй 23 и третий 24 выходы.

В основу работы устройства положен алгоритм вычисления деконволюций, который может быть получен из вы lp ражения, описывающего свертку m омпонентного входного вектора X(m)

Х (, Хг,..., Х,„ с и-компонентным

-( вектором коэффициентов Q (n) = (Я )»

Я г» ° ° ° ° » CD)) ° 15

Результатом свертки является mкол(пот(ет(тный вектор Y(m) = I Y(»Y>,... ) ются элементы У потока входных .Л векторов Y(1 m), где. tj 1 +,1 — 2 (1«а и) „ t - 2(11-3) () п) - номер .,( такта работы устройства ° На вторую группу информационных входов 2(, 2, 2, 24и 2 устройства постоянно подаются соответственно элементы И, CD4» Я (» Скт 1 И Ы т ((т)И1 1 )

Рассмотрим работу устройства при вычислении деконволюции для входного вектора Y (1,() .

На нулевом "àêòå на входы 1(и 2 подаются соответственно элементы Y

0 и Я). При этом в операционном блоке 4 5, элементы Y и ()", записывают( ся соответгтвенно в регистры 19 и 20, а на выходе делителя 2: формируется значение Х Y /Q . ,(2 т (На первом акте на входы 1г, 24 и 25 пода(1)тcя соотв<.тственно элементы У 2, CD2 и Сд), а .-. выхода 24 опе1 ( рационного блока 4, значение Х(подается на вход 8 операционного блока 442. При этом в операционном блоке 442 в регистры 9 и 10 записываются соответственно элементы У г и я, а ( в регистр 11 — значение Х,, в результате чего на вт,)ходе умножителя 12 формируется значение Х CD2, которое подается на вход вычитателя 13. На выходе вычитателя 13 формируется значение у 1= у — Х И г=

На втором такте на входы 2 >, 2+, 2 и 1 подаются соответственно элементы Я,(д,(D, Y, с выхода 16 опе2 2 2 рацио)))(ого блока 442 значе((Ие Х< подается на вход 8 операционного блока

4, с выхода 14 операционного блока

442 на вход 17 операционного блока

452- значение У . В блоке 4лз формируется значение Y > = Y > — Х, И, а

Ж (41 в блоке 4 2 форлтируется значение Х =

= У 2/( (23

»

На третьем такте на входы 2 » 2>»

24, 2> и 1 подаются соответственно элементы Я, Q, Я и У4» с выхода 16 блока 4 э йа вход 8 блока 4 4подается значение Х,, с выхода 24 блока 4 2 на вход 6 блока 44зподается значение

Х <. В блоке 4 формируется значение

У4 = Y — ХФ4» а в блоке 443 — значе 4) (») нйе Y() = У(1- Х И г г

На четвертом такте на входы 2(, 2, 2>, 24, 2 и 1 подаютс я соотв етс тв енно кт элементы (Dg» CD4» УЪ Q 2 С0 т с выхода 16 блока 4 значение Х пода( ется на вход 8 блока 4(, с выхода 16

149401 7 блока 443 значение Х2 подается на вход 8 блока 434, с выхода 14 блока

443 на вход 17 блока 43Э подается зна(2) чение Y > . В блоке 4,z формируется (э«е 5 значение Y 4 У z — Х (У, в блоке

443 — значение Х 3 Y /()(, в блоке

434 — значение Y = Y(— Х И (q1 Д

4 4 2

На пятом такте на входы 2i (i °

I,n) подаются соответственно эле- ip менты И,, с выхода 16 блока 4Э4 значение Х2 подается на вход 8 блока

4 25, с выхода 14 блока 4 (на вход

6 блока 42 — значение Y с выхо5

У да 24 блока 4 Э подается на вход 8 )S блока 4 значение Х Э, с выхода 14 блока 4 34 на вход 6 блока 444 значение У4 . В блоке 444 Формиру(Ъ) ется эначейие У4 = Y 4 — Х QZ, в бло4 (21 (3) ке 4 5 — значение Y = У вЂ” x2Q4. 20

На шестом такте на входы 2i (i =

l,n) подаются соответствующие элементы Я;, на вход 16 - элемент Y

6 с выхода 16 блока 4 на вход 8 блока

4 (6 — значение Х, с выхода 16 блока 444 на вход 8 блока 435 — значение Х3, с выхода 14 блока 475 на вход 6 блока 43 — значение Y <, с (41 выхода 14 блока 444 на вход 17 блока (21

4 54 — значение У4. В блоке 4 54. форми-З0 и) руется значение Х4 = У /(), в блоке

435- значение Y(= У вЂ” Х (), в (Э) (4

5 5 (<) блоке 4„6 значение Y 6 Y 6 — XzQ@

На седьмом такте на входы 2. (i =

=),n) подаются соответствующие элементы Я,, с выхода 24 блока 454 подается на вход 8 блока 4 значение

Х,, с выхода 14 блока 435 — на вход

17 блока 445- значение Y <, с выхо(3) да 26 блока 435на вход 8 б ока 426 — 40 значение Х>, с выхода 14 блока 4< на вход 6 блока 4 6 — значение Y < ), В блоке 4 формируется значение Y (3)

= У5 - Х4И2, в блоке 4 — значение

Y(41 - Y(s) - X

6 а Э 4

На восьмом такте на входы 2i (i

I,п) подаются соответствующие элементы Ц., На вход 17 — элемент Угб с выхода 16 блока 4 6 на вход 8 блока

4, — значение Х>, с выхода 6 блока 50

445на вход 8 блока 4 3g — значение Х, с выхода 14 блока 4 26 на вход 17 бло» ка 43 — значение У6. В блоке 45 .(4) формируется значение Х - Y /О,, (г) в блоке 4Э6 — значение Y = Y — 55 (41 (4)

6 6 (51 — Х4()), в блоке 4(г значение Y7 =

- Y(6) - ХЭЯ

На девятом такте на входы 2i (i

1,п) подаются соответствующие элементы Q,, с выхода 14 блока 4 6 на вход 17 блока 446 подается значение

У(, с выхода 24 блока 4 « на вход 8 блока 446 — значение Х, с выхода

I4 блока 4(г на вход 17 блока 4Z7 значение Y(„), с выхода 16 блока 4 3б (5) на вход 8 блока 42г — значение Х4, В блоке 446 формируется значение

Y У - Х О в блоке 4 — значение Y 7 У г — Х4 (й4 °

На десятом такте на входы 2i (iI и) подаются соответствующие элементы l3,, с выхода 14 блока 446 на вход 17 блока 4 56 подается значение У <, с выхода 14 блока 4 на (Z)

1 вход 6 блока 4эг — значение У7, с (4) выхода 16 блока 4 46 на вход 8 блока 4эг — значение Х . В блоке 446 (ъ) формируется значение Х 6 = У 6 /Q( (31 (4) в блоке 43г — значение Y = У

7 1

На одиннадцатом такте на входы 2i (i=1 n) подаются соответствующие элементы Q,,с выхода 14 блока 43г на вход

6 блока 447 подаются значения Y+, с выхода 24 блока 456 на вход 8 блока 447 — значение Х6 . В блоке 447 фоРмиРУетсЯ значение Y г = Y — Х6Ю6. (2) (3)

На двенадцатом такте на входы 2i (i = I,n) подаются соответствующие элементы У,, с выхода ) 4 блока 447 на вход 17 блока 4 57 подается зна(2) чение Y г . В блоке 457 формируется значение Хг Уг /() (2)

Аналогичным образом формируется значение элементов потока выходных векторов Х(1,m) . При этом на выходах устройства 5j (j = 1,7) формируются элементы Х где Х вЂ” элемент

1 Ф J потока выходных векторов X(l,m), tj=

1+2j-3 — номер такта. формула изобретения

1 . Устройство для вычисления деконволюции, содержащее первую группу п-1 операционных блоков и один операционный блок второй группы, где и— длина импульсной характеристики, причем синхровходы всех операционных блоков подключены к синхровходу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены Pn(n-1)/2+(тп-п)(п-l)-и+1 ) операционных блоков первой группы и m-1 операционных блоков второй группы, где и) — количество элементов во входном векторе, причем первый! 494017 информационный вход первой группы уст ройства подключен к первому входу (и-j+l, j)-го операционного блока первой группы (j 1,n), j-й информационный вход первой группы входов устройства подключен к первому входу

1, j-го операционного блока первой группы (j n+l,m),i-й и и-й информационные входы второй группы уст- lð ройства (i = l,n-l) подключены соответственно к второму входу (i,n-i+1)ro операционного блока первой группы и второму входу и первого операционноfо блока второй группы, первый выход

sj-го операционного блока первой группы подключен к первому входу (i+1,j)-ro операционного блока первой группы Pi = l,п-l, j 2,m, i+j ) макс(ш,n) -11, второй выход ij-ro 2Q операционного блока первой группы подключен к второму входу (i, j+1)го операционного блока первой группы

= 1,n, ) = l,m-l,i+j макс(ш,n)-lj, третий вход ij-го операционного бло- 25 ка первой группы Pi = 1, п 2; j = 2, m,i+j p макс m,n)-1 подключен к треть ему выходу (i+1, j 1)-ro операционного блока первой группы, первый выход nj-ro операционного блока второй 30 группы подключен к j-му выходу устрой. ства, третий вход (п-!,j)-го опера" ционного блока первой группы подключен к третьему выходу (n,j-l)-го операционного блока второй группы (j = 35

=2,m) .

2. Устройство по и. I, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтб операционный блок первой группы содержит три регистра, умножитель и вычитатель, причем первый, второй и третий входы блока подключены соответственно к информационным входам первого, второго и третьего регистров, синхровходы которых подключены к синхровходам блока, выход первого регистра подключен к входу уменьшаемого вычитателя, выход которого подключен к первому выходу блока, выход второго регистра подключен к второму выходу блока и к первому входу умножителя, выход которого подключен к входу вычитаемого вычитателя, выход третьего регистра годключен к второму входу умножителя и третьему выходу блока.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что операционный блок второй группы содержит два регистра и делитель, причем первый и второй входы блока подключены к информационным входам первого и второго регистров, синхровходы которых подклочены к синхровходам блока, выход первого регистра подключен к входу делимого делителя, выход второго регистра подключен к входу делителя и второму выходу блока, выход делителя подключен к первОму и третьему выходам блока.

14940I 7

1494017

Составитель М. Силин

ТехРед А Кравчу1, Редактор А. Ревин

Корректор И. Горная

Заказ 4112/46 Тираж 668 Подписное

НИИПИ . осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101