JPS6041391B2 - バタフライ演算回路 - Google Patents
バタフライ演算回路Info
- Publication number
- JPS6041391B2 JPS6041391B2 JP55008763A JP876380A JPS6041391B2 JP S6041391 B2 JPS6041391 B2 JP S6041391B2 JP 55008763 A JP55008763 A JP 55008763A JP 876380 A JP876380 A JP 876380A JP S6041391 B2 JPS6041391 B2 JP S6041391B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- multiplier
- initial value
- circuit
- control signal
- brwr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
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- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
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- Algebra (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はFFT(高速フーリエ変換)をクーリー・チュ
ーキー法により実行する際に不可欠なバタフライ演算を
、小規模な回路構成により効率よく実行できる演算回路
に関するものである。
ーキー法により実行する際に不可欠なバタフライ演算を
、小規模な回路構成により効率よく実行できる演算回路
に関するものである。
以下図面及び式を用いて詳細に説明する。バタフライ演
算は対象となる2個の複素数をAおよびB、回転因子(
複素数)をW、結果として得られる2個の複素数をA′
,B′とするとA′=A+BW……I B′=A−BW……2 で表わせ、更にA′,B′を実部、虚部の別に表わすと
、A′r=Ar+BrWr−BiWi……3A′i=山
十BrWi+BiWr・・…・4Br=Ar−BrWr
十BiWi……58i=Ai−BrWi−BiWr”…
6 となる。
算は対象となる2個の複素数をAおよびB、回転因子(
複素数)をW、結果として得られる2個の複素数をA′
,B′とするとA′=A+BW……I B′=A−BW……2 で表わせ、更にA′,B′を実部、虚部の別に表わすと
、A′r=Ar+BrWr−BiWi……3A′i=山
十BrWi+BiWr・・…・4Br=Ar−BrWr
十BiWi……58i=Ai−BrWi−BiWr”…
6 となる。
ただしAJ,A′r,Br,B′r,WrはそれぞれA
,A′,B,B′,Wの実部を、またAi,A′i,B
i,Bi,WiはそれぞれA,A′,B,B′,Wの髭
部を表わす。これらの演算を実行する従来のハードウェ
アを第1図に示す。第1図に示す回路は乗算器1および
累積器2により構成され、累積器2は加算器3、レジス
タ4、加算制御回路5により構成されている。
,A′,B,B′,Wの実部を、またAi,A′i,B
i,Bi,WiはそれぞれA,A′,B,B′,Wの髭
部を表わす。これらの演算を実行する従来のハードウェ
アを第1図に示す。第1図に示す回路は乗算器1および
累積器2により構成され、累積器2は加算器3、レジス
タ4、加算制御回路5により構成されている。
加算制御回路5はしジスタ4に記憶されている値を入力
とし、外部からの制御により、入力値と同一の値、入力
値の符号を反転した値、ゼロの3種の値を出力とする回
路で、この加算制御回路の出力と、乗算器1の出力とが
加算器3によって加算(累積)され、その結果がレジス
タ5へ新たに記憶される。今、加算制御回路5の出力値
が入力値と同一の状態を状態1、入力値の符号を反転し
た状態を状態2、ゼロの状態を3とすると、式3〜6に
示すバタフライ演算を行なう過程は第1表のようになる
。まずステップ1では、乗数Wi、被乗数Bi、状態3
が与えられ、乗算結果WiBiにゼロが加えられて、B
iWiが結果として得られる。ステップ2では、乗数W
r、被乗数Br、状態2が与えられ、乗算結果BrWr
にステップ1の結果BiWiの符号を反転した値が加え
られて、BrWr−BiWiが結果として得られる。ス
テップ3では、乗数1、被乗数Ar、状態1が与えられ
、乗算結果〜にステップ2の結果BrWr−BiWjが
加えられてふ十BrWr−BiWiが結果として得られ
、これが*式3のA′rとして出力される。ステップ4
では、乗数2、被乗数Ar、状態2が与えられ、乗算結
果2Vにステップ3の結果〜十BrWr−BiWiの符
号を反転した値が加えられて、〜−BrWr+BiWi
が結果として得られ、これが式5のB′rとして出力さ
れる。以下ステップ5〜8によって式4のA′i、式6
のB′iが演算されて出力される。第1表以上の従釆技
術は回路構成要素の中で最も大規模かつ高価になりがち
な乗算器を最小の1個としてある点で回路のづ・型化、
低価格化をはかることができる。
とし、外部からの制御により、入力値と同一の値、入力
値の符号を反転した値、ゼロの3種の値を出力とする回
路で、この加算制御回路の出力と、乗算器1の出力とが
加算器3によって加算(累積)され、その結果がレジス
タ5へ新たに記憶される。今、加算制御回路5の出力値
が入力値と同一の状態を状態1、入力値の符号を反転し
た状態を状態2、ゼロの状態を3とすると、式3〜6に
示すバタフライ演算を行なう過程は第1表のようになる
。まずステップ1では、乗数Wi、被乗数Bi、状態3
が与えられ、乗算結果WiBiにゼロが加えられて、B
iWiが結果として得られる。ステップ2では、乗数W
r、被乗数Br、状態2が与えられ、乗算結果BrWr
にステップ1の結果BiWiの符号を反転した値が加え
られて、BrWr−BiWiが結果として得られる。ス
テップ3では、乗数1、被乗数Ar、状態1が与えられ
、乗算結果〜にステップ2の結果BrWr−BiWjが
加えられてふ十BrWr−BiWiが結果として得られ
、これが*式3のA′rとして出力される。ステップ4
では、乗数2、被乗数Ar、状態2が与えられ、乗算結
果2Vにステップ3の結果〜十BrWr−BiWiの符
号を反転した値が加えられて、〜−BrWr+BiWi
が結果として得られ、これが式5のB′rとして出力さ
れる。以下ステップ5〜8によって式4のA′i、式6
のB′iが演算されて出力される。第1表以上の従釆技
術は回路構成要素の中で最も大規模かつ高価になりがち
な乗算器を最小の1個としてある点で回路のづ・型化、
低価格化をはかることができる。
しかしながら3〜6のバタフライ演算において必要な乗
算がBr×Wr,Bi×Wi,Br×Wi,Bj×Wr
の4種であるにもかかわらず、前記従釆技術では第1表
に示すように8種の乗算によって実行されている。一般
に加算、レジスタへの数値記憶等に比べて乗算に要する
時間が長いことから、演算の高速化をはかるためには、
乗算器の高速化をはかることと同時に乗算器の使用回数
を減少させる必要があるため、従来技術においてバタフ
ライ演算を行なう際に必要な乗算器の使用回数が必要最
小限の4回に対して2倍の8回であることは大きな障害
となる。本発明はこの欠点を取り除くためにされたもの
であり、その目的は従来技術の特長である小型で廉価に
製造できる利点を生かし、更に演算の高能率化をはかる
ことによって高速なFFTのバタフライ演算回路を提供
することにある。この目的を達成するためにこの発明の
要旨とするところは1 回路の小型化、低価格化をはか
るために従来技術に倣い乗算器1個による構成とした。
算がBr×Wr,Bi×Wi,Br×Wi,Bj×Wr
の4種であるにもかかわらず、前記従釆技術では第1表
に示すように8種の乗算によって実行されている。一般
に加算、レジスタへの数値記憶等に比べて乗算に要する
時間が長いことから、演算の高速化をはかるためには、
乗算器の高速化をはかることと同時に乗算器の使用回数
を減少させる必要があるため、従来技術においてバタフ
ライ演算を行なう際に必要な乗算器の使用回数が必要最
小限の4回に対して2倍の8回であることは大きな障害
となる。本発明はこの欠点を取り除くためにされたもの
であり、その目的は従来技術の特長である小型で廉価に
製造できる利点を生かし、更に演算の高能率化をはかる
ことによって高速なFFTのバタフライ演算回路を提供
することにある。この目的を達成するためにこの発明の
要旨とするところは1 回路の小型化、低価格化をはか
るために従来技術に倣い乗算器1個による構成とした。
2 演算時間の短縮をはかるため、バタフライ演算を最
小の4回の乗算によって行なえるようにした。
小の4回の乗算によって行なえるようにした。
以上の点にある。
つぎに図面に示した実施例についてこの発明を具体的に
説明する。
説明する。
本発明の第1実施例として第2図は乗算器1および2個
の累積器2aおよび2bにより構成され、このうち乗算
器1は乗算被乗数を共に並列に受領し、乗算を行なった
結果を累積器2aおよび2bへ出力する。
の累積器2aおよび2bにより構成され、このうち乗算
器1は乗算被乗数を共に並列に受領し、乗算を行なった
結果を累積器2aおよび2bへ出力する。
累積器2aおよび2bは同一の回路であり、その詳細を
第3図に示す。第3図に示す累積器2は加算器3、レジ
スタ4、符号制御回路6、選択回路7により構成され、
初期値選択信号Lは累積初期値P。をレジスタ4へ設定
する場合のみ「1」を与え、この時P。は選択回路Tに
よってレジスタ4への入力値として選択され、クロツク
Kを与えるとしジスタ4へ記憶される。その後は初期値
選択信号Lを「0」とし、選択回路は加算器3によって
符号制御回路6の出力をレジスタ4に記憶されている値
に累積した結果をレジスタ4への入力として選択し、こ
の値はクロックKによってレジスタ4へ記憶される。そ
の際符号制御回路の出力は累積制御信号×が「0」のと
き、被累積値と同一の値、累積制御信号Xが「IJのと
き被累積値と符号が反転した値となり、これが加算器3
によって累積される。この累積制御信号は累積器2aへ
は累積制御信号×aが、累積器2bへは累積制御信号×
を反転させた累積制御信号Pbが与えられる。* 以上
の第2図および第3図に示す本発明の第一実施例の回路
によってFFTにバタフライ演算を行なう過程を第2表
および第4図にしたがって説明する。
第3図に示す。第3図に示す累積器2は加算器3、レジ
スタ4、符号制御回路6、選択回路7により構成され、
初期値選択信号Lは累積初期値P。をレジスタ4へ設定
する場合のみ「1」を与え、この時P。は選択回路Tに
よってレジスタ4への入力値として選択され、クロツク
Kを与えるとしジスタ4へ記憶される。その後は初期値
選択信号Lを「0」とし、選択回路は加算器3によって
符号制御回路6の出力をレジスタ4に記憶されている値
に累積した結果をレジスタ4への入力として選択し、こ
の値はクロックKによってレジスタ4へ記憶される。そ
の際符号制御回路の出力は累積制御信号×が「0」のと
き、被累積値と同一の値、累積制御信号Xが「IJのと
き被累積値と符号が反転した値となり、これが加算器3
によって累積される。この累積制御信号は累積器2aへ
は累積制御信号×aが、累積器2bへは累積制御信号×
を反転させた累積制御信号Pbが与えられる。* 以上
の第2図および第3図に示す本発明の第一実施例の回路
によってFFTにバタフライ演算を行なう過程を第2表
および第4図にしたがって説明する。
第2表
バタフライ演算は第2表に示すように2回の初期値設定
および4回の演算により行なわれる。
および4回の演算により行なわれる。
まず初期値選択信号Lを「1」とし累積初期値P。とし
て〜を入力した状態でクロックKを入力することにより
累積器2aおよび2bにArが記憶される。次に乗数W
rおよび被乗数Brを乗算器1へ入力し、累積制御信号
Xa,Xbへそれぞれ「0ハ「1」を、初期値選択信号
Lへ「0」を入力した状態でクロックKを入力すると累
積器2aにおいて〜十BrWrが、累積器2bにおいて
Ar−BrWrがそれぞれ演算され、記憶される。さら
に乗数Wi被乗数Biを乗算器1へ入力し、累積制御信
号Xa, Xbへそれぞれ「1い「0」を、初期値選択
信号Lへ「0」を入力した状態でクロックKを入力する
と累積器2aにおいてAr十BrWr一BiWiが、累
積器2bにおいてAr−BrWr+BiWjがそれぞれ
演算され、記憶される。このとき累積器2aの出力〜+
BrWr山BiWiおよび累積器2bの出力Ar−Br
Wr+BiWiはそれぞれ式3のA′rおよび式5のB
rに相当する。次に再び初期値選択信号Lを「1」とし
、累積初期値P。としてAiを入力した状態でクロック
Kを入力することにより累積器2aおよび2bにAiが
記憶される。次に乗数Wiおよび被乗数Brを乗算器1
へ入力し、累積制御信号×a,×bへそれぞれ「0」「
1」を、初期値選択信号Lへ「0」を入力した状態でク
ロックKを入力すると累積器2aにおいてAi十BrW
iが、累積器2bにおいてAi−BrWiがそれぞれ演
算され、記憶される。さらに乗数Wr被乗数Biを乗算
器1へ入力し、累積制御信号Xa,Xbへそれぞれ「0
」,「1」を、初期値選択信号Lへ「0」を入力した状
態でクロックKを入力すると累積器2aにおいてAj十
BrWi+BjWrが、累積器2bにおいてAi−Br
Wi−BiWrがそれぞれ演算され、記憶される。この
とき累積器2aの出力Ai+BrWj+BjWrおよび
累積器2bの出力Ai−BrWi−BiWrはそれぞれ
式4のAjおよび式6のBiに相当し、以上の過程によ
って式3〜式6の〜,Ai,Br,Biが求まる。以上
の過程を第2表に示す。つぎに本発明の第2実施例とし
て第5図にその回路ブロック図を示す。
て〜を入力した状態でクロックKを入力することにより
累積器2aおよび2bにArが記憶される。次に乗数W
rおよび被乗数Brを乗算器1へ入力し、累積制御信号
Xa,Xbへそれぞれ「0ハ「1」を、初期値選択信号
Lへ「0」を入力した状態でクロックKを入力すると累
積器2aにおいて〜十BrWrが、累積器2bにおいて
Ar−BrWrがそれぞれ演算され、記憶される。さら
に乗数Wi被乗数Biを乗算器1へ入力し、累積制御信
号Xa, Xbへそれぞれ「1い「0」を、初期値選択
信号Lへ「0」を入力した状態でクロックKを入力する
と累積器2aにおいてAr十BrWr一BiWiが、累
積器2bにおいてAr−BrWr+BiWjがそれぞれ
演算され、記憶される。このとき累積器2aの出力〜+
BrWr山BiWiおよび累積器2bの出力Ar−Br
Wr+BiWiはそれぞれ式3のA′rおよび式5のB
rに相当する。次に再び初期値選択信号Lを「1」とし
、累積初期値P。としてAiを入力した状態でクロック
Kを入力することにより累積器2aおよび2bにAiが
記憶される。次に乗数Wiおよび被乗数Brを乗算器1
へ入力し、累積制御信号×a,×bへそれぞれ「0」「
1」を、初期値選択信号Lへ「0」を入力した状態でク
ロックKを入力すると累積器2aにおいてAi十BrW
iが、累積器2bにおいてAi−BrWiがそれぞれ演
算され、記憶される。さらに乗数Wr被乗数Biを乗算
器1へ入力し、累積制御信号Xa,Xbへそれぞれ「0
」,「1」を、初期値選択信号Lへ「0」を入力した状
態でクロックKを入力すると累積器2aにおいてAj十
BrWi+BjWrが、累積器2bにおいてAi−Br
Wi−BiWrがそれぞれ演算され、記憶される。この
とき累積器2aの出力Ai+BrWj+BjWrおよび
累積器2bの出力Ai−BrWi−BiWrはそれぞれ
式4のAjおよび式6のBiに相当し、以上の過程によ
って式3〜式6の〜,Ai,Br,Biが求まる。以上
の過程を第2表に示す。つぎに本発明の第2実施例とし
て第5図にその回路ブロック図を示す。
第6図は第2図において累積制御信号Xが累積制御信号
Xを反転させたものであることより、否定回路8を設け
、これに累積制御信号Xを入力し、累積制御信号Xを発
生させることができるようにしたもので、これにより、
累積制御信号×を外部から入力する必要がなくなり、外
部からの制御の単純化がはかれる。これによるバタフラ
イ演算の過程は累積制御信号×が不必要となったこと以
外は第1実施例と同一である。本発明は以上のような構
成べあるからFFTのバタフライ演算を乗算を含む4回
の累積演算により実行することができ、単一の乗算器を
持つ演算回路としては最も効率の良い高速バタフライ演
算器として用いることができる。
Xを反転させたものであることより、否定回路8を設け
、これに累積制御信号Xを入力し、累積制御信号Xを発
生させることができるようにしたもので、これにより、
累積制御信号×を外部から入力する必要がなくなり、外
部からの制御の単純化がはかれる。これによるバタフラ
イ演算の過程は累積制御信号×が不必要となったこと以
外は第1実施例と同一である。本発明は以上のような構
成べあるからFFTのバタフライ演算を乗算を含む4回
の累積演算により実行することができ、単一の乗算器を
持つ演算回路としては最も効率の良い高速バタフライ演
算器として用いることができる。
さらに回路構成が乗算器1個および累積器2個と小規模
であることより、回路の小型化低価格化がはかれるのみ
ならず、回路全体を単一のLSIによって実現すること
も可能であり、これは回路の信頼性の向上にもつながる
。すなわちこれらの効果をまとめると ィ FFTのバタフライ演算を単一の乗算器を持つ演算
回路によって最も効率よく演算できる。
であることより、回路の小型化低価格化がはかれるのみ
ならず、回路全体を単一のLSIによって実現すること
も可能であり、これは回路の信頼性の向上にもつながる
。すなわちこれらの効果をまとめると ィ FFTのバタフライ演算を単一の乗算器を持つ演算
回路によって最も効率よく演算できる。
ロ 回路構成がづ・規模なためLSI化も可能であり、
小型化、低価格化が可能であるのみならず回路の信頼性
の向上もはかれる。したがって本発明のバタフライ演算
回路は乗算器1個および初期の設定ができ、入力された
値の符号を外部からの制御により選択的に反転させなが
ら累積することのできる累積器2個による構成なため、
4・規模な回路構成によってFFTのバタフライ演算を
効率よく演算することのできる効果を有するものである
。
小型化、低価格化が可能であるのみならず回路の信頼性
の向上もはかれる。したがって本発明のバタフライ演算
回路は乗算器1個および初期の設定ができ、入力された
値の符号を外部からの制御により選択的に反転させなが
ら累積することのできる累積器2個による構成なため、
4・規模な回路構成によってFFTのバタフライ演算を
効率よく演算することのできる効果を有するものである
。
第1図はバタフライ演算回路の従来技術を表わし、第2
図は本発明の第1実施例を示したものであり、第3図は
第2図合累積器2aおよび2bの詳細を表わしたもので
あり、第4図は本発明の第1実施例によってバタフライ
演算を行なう際のタイムチャートを表わしたものであり
、第5図は本発明の第2実施例を示したものである。 1は乗算器、2,2a,2b,2cは累積器、3は加算
器、4はしジス夕、5は加算制御回路、6は符号制御回
路、7は選択回路、P。 は累積初期値信号、Pa,Pb,Pcは累積結果信号、
×,Xa,×bは累積制御信号。第2図 第1図 第3図 第4図 第5図
図は本発明の第1実施例を示したものであり、第3図は
第2図合累積器2aおよび2bの詳細を表わしたもので
あり、第4図は本発明の第1実施例によってバタフライ
演算を行なう際のタイムチャートを表わしたものであり
、第5図は本発明の第2実施例を示したものである。 1は乗算器、2,2a,2b,2cは累積器、3は加算
器、4はしジス夕、5は加算制御回路、6は符号制御回
路、7は選択回路、P。 は累積初期値信号、Pa,Pb,Pcは累積結果信号、
×,Xa,×bは累積制御信号。第2図 第1図 第3図 第4図 第5図
Claims (1)
- 1 2つの実数入力に対し、1つの実数積を出力するよ
うに構成され、2つの複素数B,Wの積を構成する2つ
の実数部積BrWr;BiWi及び2つの虚数部積Br
Wi;BiWrを実数部積同志または虚数部積同志がそ
れぞれ時系列上相隣るごとく出力する1個の乗算器1と
;実数部積WrBrとWiBiとを受けたときは、第一
の制御信号Xaによつてその符号を選択的に反転しなが
ら予め記憶された初期値Arに累積することによりAr
+BrWr−BiWiを、第二の制御信号X_bによつ
てその符号を選択的に反転しながら予め記憶された初期
値Arに累積することによりAr−BrWr+BiWi
を同時に演算し、虚数部積WrBiとWiBrとを受け
たときは、第一の制御信号X_aによつてその符号を選
択的に反転しながら予め記憶された初期値Aiに累積す
ることによりAi+BrWi+BiWrを、第二の制御
信号X_bによつてその符号を選択的に反転しながら予
め記憶された初期値Arに累積することによりAi−B
rWi−BiWrを同時に演算するための前記乗算器の
出力端に並列して接続された2個の累積器2a,2bと
からなるバタフライ演算回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55008763A JPS6041391B2 (ja) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | バタフライ演算回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55008763A JPS6041391B2 (ja) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | バタフライ演算回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56108164A JPS56108164A (en) | 1981-08-27 |
JPS6041391B2 true JPS6041391B2 (ja) | 1985-09-17 |
Family
ID=11701948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55008763A Expired JPS6041391B2 (ja) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | バタフライ演算回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6041391B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58207177A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | Nec Corp | 演算装置 |
-
1980
- 1980-01-30 JP JP55008763A patent/JPS6041391B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56108164A (en) | 1981-08-27 |
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