Устройство для быстрого преобразования фурье

 

Союз Советских.

Соцнвлнстнческнк

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii 736113 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая влено 22. 11.77 (21) 2546163/18-24 (51) М. Кл. с присоеднненнем заявки ¹

506 Г 15/34 м (53) УДК681 325. (088.8) Геаудэрстввииый комитет (23) Приоритет до делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 25.05.80 Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 30.05-80 (72) Авторы изобретения

Ю, К. Абашин, Ф. М Блохин и С. Д. Лосев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ФУРЬЕ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах вычисления спектра по алгоритму быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Известно устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье, и специализированное арифметическое устройство для операций с комплексными числами (1) и t2).

В этих устройствах все операции над действительными числами выполняются параллельно, чем обеспечивается их высокое быстродействие. Недостатком указанных устройств является большое ко15 личество оборудования, так как для каждой арифметической операции применяется отдельный перемножитель и отдельный сумматор.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для быстрого преобразования Фурье, содержашее четыре входных регистра, входы которых являются входами уст2 ройства, блок умножения, сумматор, блок управления, два регистра комплексной весовой функции, коммутатор сомножителей, четыре регистра произведений, коммутатор слагаемых,два регистра слагаемых, причем первый выход блока управления соединен с управляюшими входами блока умножения и сумматора, информационные выходы двух входных регистров и регистров комплексной весовой функции соединены с информационными входами коммутатора сомножителей, управляюший вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а информационный выход — с информационным входом блока умножения, информационный выход блока умножения соединен с входами регистров произведений, выходами соединенных с первыми четырьмя информационными входами коммутатора слагаемых, информационный выход которого соединен с информационным входом сумматора, и управляюший вход — с третьим выходом блока управления, выход сумматоз 73611 ра соединен с выходом устройства и с входами регистров слагаемых, выходы которых соединены с пятым и шестым информационными входами коммутатора слагаемых, входы регистров комплексной

5 весовой функции являются входами устройства, выходы двух других входных регистров соединены соответственно с седьмыми и восьмыми информационными входами коммутатора слагаемых 31.

Свойственное этому устройству низкое быстродействие объясняется тем, что из восьми тактов работы устройства только в течение двух тактов (третьего и четвертого) работы блок умножения и сумматор работают одновременно. В течение первых двух тактов работы устройства работает один блок умножения, в течение пятого, шестого, седьмого и восьмого тактов работы устройства работает один сумматор.

15 для образования промежуточных произведений

Qec,-ъже А -КеЛ(), Дмсм (ДФ1-3%&

g Q у (яе. Д;,- РеС- X Qm k. — 3mB.), которые записываются в регистры произведений 14-17. В пятом и шестом тактах работы устройства коммутатор 7 слагаемых подает промежуточные произведения из регистров произведений 14-17 на сумматор 9 для образования конечных результатов %ъ Ь.(1, 1м5;+,, которые подаются на выход 24-. Таким образом, 11елью изобретения является повышение быстродействия без дополнительных затрат на оборудование.

Это достигается тем, что в устройство для быстрого преобразования Фурье, содержащем четыре входных регистра чисел и два входных регистра комплексной весовой функции входы которых

30 являются входами устройства, блок умножения, сумматор, коммутатор сомножителей, коммутатор слагаемых, четыре регистра произведений, два регистра слагаемых и блок управления, первый

35 выход которого соединен с управляюшим входом коммутатора слагаемых, втооой выход — с управляюшим входом коммутатора сомножителей, информационн:ые выходы регистров комплексной весовой функции соединены с первыми двумя информационными входами коммутатора сомножителей, выход которого соединен с информационным входом блока умножения, а его выход — с входами регистров произведений, выходы которых соединены с первыми четырьмя информационными входами коммутатора слагаемых, а выходы двух входных регистров одного числа соединенЫ с пятым и шестым входами ком50 мутатора слагаемых, информационный выход которого соединен с информационным входом сумматора, а выход сумматора соединен с выходом устройства и с входами регистров слагаемых, выходы регистров слагаемых соединены соответственно с третьим и четвертым информационными входами коммутатора сомножителей, а информационные выходы

3 4. двух входных регистров другого числа соединены с седьмым и восьмым информационными входами коммутатора слагаемых

Сушчость изобретения заключается в том, что в четырех тактах работы устройства блок умножения и сумматор работают одновременно, что повышает быстродействие устройства по сравнению с прототипом на 25%.

На чертеже представлена блок-схема устройства. В его состав входят входные регистры 1-4 регистры 5 и 6 комплексной весовой функции, коммутатор слагаемых 7, блок управления 8, сумматор 9, регистры слагаемых 10 и 11, коммутатор сомножитепей 12, блок умножения

13, регистры произведений 14-17.

Устройство выполняет следуюшие операции:

РеК,, =-ВМ КЬ, А =3 А

1+1 еЪ„.,„= .С,Же „- b - ф ;» 1

Ъ В,,„= Jane.,-(ue A.„-яев„1+ ес,.(a %,- „), где Aj — первое комплексное число;

Б — второе комплексное число; (< — комплексная весовая функция.

По входам 18-23 в регистры 1--6 записываются исходные данчые Re hi

Дм А, РЕ В1, Jm Ь,ЯЕС.(,ЗтС(.

Коммутатор слагаемых 7 направляет на сумматор 9 входные данные для получения промежуточных сумм (К -КЕЬ1), (Ь М-Ъа91), которые записываются в регистры слагаемых 10, 11, и выходных величин +, Ю ;+.1, которые подают-, ся на выход 24. Образование этих сумм происходит в течение первых четырех так1 тов работы устройства. Во втором, третьем, четвертом и пятом тактах устройства коммутатор сомножителей 12 подает соответственно на блок умножения 13 величины

QPP (К А %8Ь 3 0С (g g ЮЬ1

Ща А,-РЕ Ь„.1,%e C,„, (Эм А „- Лт В -) 5 7361 в течение второго, третьего, четвертого и пятого тактов работы устройства сумматор 9 и блок умножения 13 работают одновременно. Тактовые импульсы для обеспечения работы устройства выдает блок управления 8

Таким образом, в предлагаемом устройстве цикл работы состоит из шести тактов, В четырех тактах работы устройства (втором, третьем, четвертом и о пятом) сумматор и блок умножения работают одновременно. Быстродействие устройства по сравнению с прототипом повышается на 25%.

Формула изобретения

Устройство для быстрого преобразования Фурье, содержашее четыре вход- 20 ных регистра чисел и два входных р гистра комплексной весовой функции, входы которых являются входами устройства, блок умножения, сумматор, коммутатор сомножителей, коммутатор слагаемых, четыре регистра произведений, два регистра слагаемых и блок управления, первый выход которого соединен с управляюшим входом коммутатора слагаемых, второй выход — с управляюшим входом коммутатора сомножителей, информационные выходы регистров комплексной весовой функции соединены с первы13 6 ми двумя информационными входами коммутатора сомножителей, выход которого соединен с информационным входом блока умножения, а его выход - с входами регистров произведений, выходы которых соединены с первыми четырьмя инфОрмвционными Ьходами коммутатора слагаемых, а выходы двух входных регистров одного числа соединены с пятым ишестым входами коммутатора слагаемых, информационный выход которого соединен с информепионньтм входом сумматора, а выход соецинен с выходом устройства и со входами регистров слагаемых, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, выходы регистров спагаемых соединены соответственно с третьим и четвертым информационными входами коммутатора сомножителей, а информационные выходы двух входных регистров другого числа соединены с седьмым и восьмым информациоНньтми входами коммутатора слагаемых

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3800130 ° кл. 235-156, опубл. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 399859, кл 506 F 7/38, 1971»

3. Авторское, свидетельство СССР по заявке № 2309208/18-24, кл. G 06 F 15/34 1976 (прототип) °

Составитель A. Сергеева

Редактор Е. Гончар Текред М. Кузьма Корректор Ю Макаренко

Заказ 2428/39 Тирак 751 Подписное

ИНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул Проектная, 4