JPS63167968A - ディジタルデータからなるマトリックスの行と列の加算を行うための信号処理用集積回路 - Google Patents

ディジタルデータからなるマトリックスの行と列の加算を行うための信号処理用集積回路

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JPS63167968A
JPS63167968A JP62325136A JP32513687A JPS63167968A JP S63167968 A JPS63167968 A JP S63167968A JP 62325136 A JP62325136 A JP 62325136A JP 32513687 A JP32513687 A JP 32513687A JP S63167968 A JPS63167968 A JP S63167968A
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ジョエル カンボニー
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SGS THOMSON MICROELECTRONICS
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S J S- THOMSON MIKUROEREKUTORONIKUSU SA
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特定の型のディジタル信号の処理を実行する
ための集積回路のアーキテクチャに関するものである。
さらに詳細には、ここで考えているディジタル信号の処
理は、nXn個のディジタルデータからなるマトリック
スのディジタルデータx (i、  j)を、まず行、
次いで列について重みつきの二重加算を実行することで
ある。
ディジタルデータx(i、j)(ただしiは上記のマト
リックスの行の番号であり、jは列の番号である)から
係数マトリックス(: (U、V)(ただしUは行の番
号であり、Vは列の番号である) C(u、v)=  Σ  C’ (v)g  (i、u
)mQ (ただし、 C’ (V) = Σ x (i、 j) f (j、
 v)である) を発生させることが研究されている。
ディジタルデータx (i、j)を表す人力電気信号か
ら、まず係数C’ (v)を表すnXn個の信号を発生
させる。ここに、各係数C’ (v)は、第1行のディ
ジタルデータx (i、j)に係数f  (j、v)の
重みをつけた和を表す。ところでVは列の番号であり0
〜(n−1)まで変化するため、各行iに対してn個の
係数G’ (v)がある。
この操作は行変換と呼ばれている。
係数C’ (v)を表すnXn個の信号からは、係数(
: (u、  v)を表すnXn個の信号を発生させる
。各係数C(u、  v)は、第V列の値C’ (v)
に係数g (i、  u)の重みをつけた和を表す。と
ころでUは行の番号であり0〜(n−1)まで変化する
ため、各列Vに対してn個の係数C(u。
■)がある。この操作は列変換と呼ばれている。
このタイプのディジタル処理は、特に、係数f (j、
 v)とg (i、 u)がCO5(2i+1)uff
/2nの形で表されるコサイン変換と呼ばれる変換を実
現する際に実行される。この変換は、信号のディジタル
伝送、特に画像のディジタル伝送にあたって情報を圧縮
するのに有利である。
従来の技術 上記のタイプの変換を実行することのできる集積回路の
アーキテクチャは比較的複雑である。というのは、この
アーキテクチャを用いてリアルタイムの処理を行うこと
ができなければならない、すなわち、処理するディジタ
ルデータが所定の流量でこの集積回路の入力に入力され
、処理されたディジタルデータがディジタル入力データ
と同じ流量でこの集積回路の出力から出力されねばなら
ないからである。もちろんこの流量は大きく、画像のデ
ィジタル伝送のためには例えば16X16個のディジタ
ルデータからなるブロック(256画素)を20マイク
ロ秒以内に処理することが望まれる。
これは、256個のディジタルデータのブロックが約2
0マイクロ秒の周期で連続して集積回路の入力に人力さ
れるからである。
第1図はかなり簡単な集積回路のアーキテクチャのブロ
ックダイヤグラムであり、同一の集積回路チップ上でn
Xn個のディジタルデータx (i。
J)のブロックをnxn個の係数C(u、v)のブロッ
クに完全に変換することができる。
このブロックダイヤグラムでは、行の加算を実行する第
1の演算器CTLと、列の加算を実行する第2の演算器
CTCと、係数C’ (v)を表すデータを記憶するた
めの2つのメモ!JMEM1とMEM2と、演算器CT
LとメモリMEM1とMEM2の間の接続またはこれら
メモリと演算器CTCの間の接続を行うための2つのス
イッチAlG1とAlG2とを利用する。この全体は、
シーケンサSEQにより制御される。
nxn個のディジタルデータx (i、j)からなるブ
ロックは、入力バスEを介して行変換演算器CTLに送
られ、この演算器CTLはnxn個の係数C’ (v)
を表すnxn個のデータを発生させる。これらデータは
メモリM E M l  (n x nワードのメモリ
)のnxn個のアドレスに記憶される。nxn個のデー
タのブロックの処理速度は例えば1ブロツクにつき20
マイクロ秒である。つまり、1個のデータx  (i、
j)は例えば74ナノ秒ごとに現れる(nxn=256
の場合)。
nxn個のディジタルデータx (i、j)からなる次
のブロックを処理するため、演算器CTLには連続的に
データx (i、j)が受信されて行の変換が実行され
る。しかし、今回はシーケンサSEQがスイッチAIG
Iを制御して計算結果の係数C’ (v)を第2のメモ
!JMEM2k記憶させる。この間、先にメモ!JME
M1に記憶されたデータは処理する入力ディジタルデー
タとしてスイッチAlG2を介して列変換演算器CTC
に送られ、この演算器CTCから係数C(u、v)が出
力される。
以下同様に、一方のメモリ内にnxn個の係数C’ (
v)からなるブロックが記憶され、この間に先に他方の
メモリに記憶された係数C’ (v)のブロックが処理
されるという操作が交互に続く。
発明が解決しようとする問題点 このアーキテクチャはニレガントであるが、2つのメモ
リを用意してそれぞれにnxn個の係数データC’ (
v)を記憶させる必要がある。実際、係数C’ (V)
に対して列変換を実行することができるためには、同一
の列Vの全係数C’ (V)が記憶されている必要があ
る。ところで、これら係数C’ (v)は列ごとにでは
なく行ごとに演算器CTLに到着するため、実際にはマ
トリックスの全係数C’ (v)がこの演算器CTLに
到着したときでないと列変換を開始することができない
。このようなわけで、第1図のアーキテクチャでは交互
に動作する2つのメモリを使用する。さらに、データC
’(v)がメモリ内に行ごとに記憶されるとすると(i
は行の番号)、これらデータは次の周期に列ごとに読出
さねばならないことに注意されたい(Vは行の番号)。
ここに提案されている本発明を用いると、nxn個の係
数C’(v)用のメモリだけで十分である。
従って、本発明により集積回路チップの表面積を大きく
節約することができる。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、 ディジタルデータをマトリックスx (i、j)(ただ
しiはこのマトリックスの行の番号であり、jは列の番
号である)の形式にした人力信号から行と列に関する二
重加算を行って以下のように表される係数C(u、  
v)  : C(u、v)=n   C’(v)g(i、u)(ただ
し、 C’ (v) = Σx (i、 j) f (j、 
v) テJ、0 ある) を発生させるための信号ディジタル処理用集積回路であ
って、 −上記ディジタルデータx (i、j)を表す信号を受
信して値C’ (V)を表す信号を発生させる第1の加
算回路と、 −上記信号C’ (V)を記憶して再構成するための、
アドレスがn行n列に構成されたバッファメモリと、 −上記値C’ (v)を表す信号を連続的に受信して上
記値C(u、  v)を発生させる第2の加算回路と、 −上記第1の加算回路から出力された記憶させ、または
再構成すべき信号C’ (v)のアドレスを連続的に上
記メモリに供給してこの信号を上記第2の加算回路に向
けて出力させる、上記メモリのアドレス用シーケンサと
を備え、 このシーケンサは行ごとに順番にn×n個のアドレス列
を供給し、次いで列ごとに順番にn×n個のアドレス列
を供給するという操作を交互に実行し、読出し後に書込
みを行うという操作をこのシーケンサから供給された各
アドレスに対して実行することを特徴とする集積回路が
提供される。
本発明の好ましい実施態様によれば、上記メモリは互い
に独立な2つのデータバスを備えている。
一方のデータバスは第1の加算回路からのデータ受信用
であり、他方のデータバスは第2の加算回路にデータを
供給するためのものである。この場合、読出し操作が完
全に終わっていなくとも書込み操作を始めることができ
る。
本発明の別の実施例によれば、上記メモリは単一の入出
力バスしか備えていない。この場合、書込み操作を開始
する前に同一のアドレスへの読出し操作を完全に終えて
いなくてはならない。
さらに、上記メモリはスタティックメモリ (SRAM
)であることが好ましい。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照した
以下の説明により明らかになろう。
実施例 第2図に本発明の集積回路のアーキテクチャが示されて
いる。
処理するデータx (i、  j)は入力バスEを介し
て連続的に伝送される。このとき、データ1個ずつは周
期的に到着する(周期T)。nXn個のデータからなる
ブロックは、 Tech=nxnxT の周期で到着する。
これらデータは行変換(同一の第1行のデータx (i
、  j)の重みつき加算)を実行する第1の加算回路
CTLにより処理されて、n×n個の係数C’ (V)
が内部バスE1に出力される。この内部バスE1は加算
回路CTLの出力とnxnワードのメモIJ M E 
Mのデータ人力を接続している。
メモリMEM内のn×n個のアドレスに記憶された係数
C’ (v)は出力バスS1上で再構成することができ
る。この出力バスS1は、メモリと列変換(同一の第V
列の係数C’ (V)の重みつき加算)を実行する第2
の加算回路CTCを接続している。この第2の加算回路
CTCは、上記の2次元コサイン変換の結果として係数
C(u、  v)を出力バスS上に出力する。
メモ!JMEMと上記の2つの加算回路はシーケンサS
EQにより制御される。
このシーケンサは、特に係数C’ (v)の記憶ならび
に再構成のときにメモリMEM内のワードの様々な位置
にアドレスする順番を決定するのに役立つ。
これら位置のアドレスの順番は、シーケンサからメモリ
に向けてアドレスバスAD上に出力される2kビット 
(2’ =n)のワードにより決まる。
この2kビットのうちの半分(すなわち最初のにビット
)はアドレスの上位ビットであり、残りの半分(やはり
にビット)は下位ビットである。
簡単のため、行アドレスを上位にビットと呼び、列アド
レスを下位にビットと呼ぶ。このようにすると、メモリ
をn×n個の係数C’ (v) と同じ構成をもつnx
n点の正方マトリックスとみなすことができる。この場
合、各係数は各点に対応している。もちろん、メモリの
物理的構成が正方形に限定されることはない。
本発明によれば、シーケンサは、処理するn×n個のデ
ータブロックが新たに到着する周期である周期Tech
で周期的にメモ!JMEMの行と列のアドレスを反転さ
せる。
すなわち、n×n個のデータからなる2つの連続したブ
ロックは加算回路CTLによって厳密に同じように処理
され、その結果として得られる係数C1(V)  も加
算回路CTCによってやはり厳密に同じように処理され
ねばならないが、第1のデータブロックに対応する係数
C’(v)の一時記憶法は次のデータブロックに対応す
る係数C’ (v)の記憶法とはことなる。
バスEl上に所定の順番で到着する係数C’ (v)は
、処理されているのが第1のデータブロックであれば行
ごとに記憶され、処理されているのが第2のデータブロ
ックであれば列ごとに記憶される。
加算回路CTL内で実行される処理に変化がなく、しか
もバスEにはデータx (i、  j)が同じ順番で到
着するにもかかわらず、以下同様にして行、次いで列の
順番で交互に記憶がなされる。
例えば、係数C’ (v)の到着の順番は、C’ (0
)、C’(1) 、C’(2)、、、 C’(n−1)
 、次イテ、C’ (0)、C’ (1)、、 、 C
’ (n−1)  と続き、最後ニ、C”−’(0)、
C”(1)、、、  C’−’(n−1)となルト仮定
スルコトカできる。
これは、マトリックスC’ (りの第1行(添字1=0
)の係数がまず最初に到着して、次に第2行(i=1)
の係数が到着しという具合に続き、最後に最終行(i=
n−1)の係数が到着することを意味する。
処理された係数C’ (v)の第1のブロックを考える
。このブロックは、添字i (係数C’ (v)のデー
タマトリックスの行番号)をメモリの行のアドレスとし
、添字V(このマトリックスの列番号)をこのメモリの
列のアドレスとして利用してこのメモリ内に記憶される
しかし、次の周期Techにおいて到着するのが第2の
ブロックの場合には、行番号iを列アドレスとして用い
、列番号Vをアドレスとして用いる。
上記の2つの場合に係数が同一の順番、すなわちC’(
0) 、C’(1) 、、、  C’(n−1) 、C
’(0)、C’(1)、、、 C’(n−1) 、C”
(0)、C’−’(1)、、。
C”−’(n−1)の順番で到着するので、メモリに供
給される連続したアドレス列の変更を行わねばならない
のはシーケンサである。
例えば簡単な例としてn=4の場合を考えると、処理さ
れるブロックの係数は以下のようになる。
C’(0)   C’(1)   C’(2)   C
0(3)C’ (0)   C’ (1)   C’ 
(2)   C’ (3)C2(0)   C’(1)
  C”(2)   C2(3)C3(0)   C3
(1)   C’(2)   C’(3)加算回路CT
Lが上記の順番で結果C’ (V)を出力すると仮定す
ると、処理される第1のブロックに対しては以下のよう
に記憶が実行される。
メモリ内のアドレス 上位    下位    記憶されたワード00   
 00       C’(0)00    01  
     C’(1)00    10       
C’(2)00    11       C’(3)
01    00       C’(0)01   
 01       C’(1)01    10  
     C’(2)01    11       
C’(3)10    00       C2(0)
10    01       C”(1)10   
 10       C”(2)10    11  
     C”(3)10    00       
C’(0)11    01       C’(1)
11    10       C3(2)11   
 11       C’(3)しかし、処理される第
2のブロックの記憶は以下のように実行される。
メモリ内のアドレス 上位    下位    記憶されたワード00   
 00       C’(0)01    00  
     Co(1)10    00       
C’(2)11    0’OC0(3) 00    01       C’(0)01   
 01       C’(1)10    01  
     C’(2)11    01       
C’(3)00    10       C2(0)
01    10       C2(1)10   
 10       C2(2)11    10  
    、C’(3)00    11       
C3(0)01    11       C’(1)
10   11      C3(2)11    1
1       C’(3)上記の表は、先の表の下位
と上位を置換することにより得られる。
これは、実際には以下の形態のマトリックスを記憶する
ことに帰着する。
C0(0)  C’(0)   C”(0)   C3
(0)C’(1)  C’(1)   C”(1)  
 C3(1)C’(2)  C’(2)  C2(2)
   C3(2)C’ (3)  C’ (3)   
C” (3)   C’ (3)この集積回路の動作は
以下の通りである。
データx (i、  j)が周期Tで到着する。係数C
’ (v)は同じ速度で出力されて、やはり同じ速度で
メモリに記憶される。また、これら係数はこのメモリか
ら同じ速度で読出され、第2の加算回路CTCに送られ
て係数C(u、■)が発生する。
各周期Tごとに処理速度が決定されて以下の2つの操作
が実行される。
−シーケンサから供給されたメモリアドレス(r、S)
(ただしrはアドレスの上位ビットを表し、Sはアドレ
スの下位ビットを表す)に記憶されている係数C1(v
)の読出し。ワードはバスS1を介して加算回路CTC
に送られる。
−加算回路CTLからバスE1に出力された新しい係数
C’ (v)の同一のアドレスへの書込み。
nxn個のデータからなるブロックに対応する周期Te
chの間を通じて、アドレス(r、  s)が増加して
行ごとの記憶が実行される。このとき、まずrを一定に
してSを増加させ、次いでrを増加させるという順番に
操作が行われる。
次のブロックに対応する次の周期TechO間を通じて
、アドレス(r、  s)が増加して列ごとの記憶が実
行される。このとき、まずSを一定にしてrを増加させ
、次いでSを増加させるという順番に操作が行われる。
前の周期で係数が行ごとに記憶されている場合には、第
2の加算回路CTCに列ごとの係数列が到着して初めて
結果が得られる。逆もまた同様である。
いずれの場合にも、行ごとの加算により係数マトリック
スが得られた場合には、加算回路は列ごとにこの係数マ
トリックスの処理を実行する。
第1の加算回路CTLにより処理された結果である係数
C’ (v)が上記の平凡な順番(iを一定にして列番
号Vを増加させ、次いでiを増加させる)以外の順番で
発生して記憶されたとしてもこのことがあてはまる。
満たすべき唯一の条件は、原則として、行ごとに係数C
’ (v)を出力する行変換回路が、この係数が一度列
ごとに取り出されて加算回路CTCに入力されるのに都
合のよい順番になるように行の順番を決定することであ
る。例えば、第2回目の加算操作の際には列Vの4つの
係数C’ (v)がランダムな順番C’(v) 、C’
(v) 、C3(v) 、C”(v)で到着する必要あ
ると仮定すると、加算回路CTLは係数C’ (v)行
を同じランダムな順番で、すなわち、行0.1.3.2
の順番で出力する。
メモリのアドレスを連続的に供給するのに役立つ回路の
構成は極めて簡単である。この構成が第3図に示されて
いる。
シーケンサは、nxnワード(n=2k)のメモリに対
する(2k+1)ビットのカウンタCPTを主構成要素
として備えている。
最上位ビット出力がスイッチAIGを制御する。
このスイッチにはこれ以外の2kビットかにビットずつ
のグループに分けられて受信される。第1のグループ上
位ビットに対応し、第2のグループ下位ビットに対応す
る。このスイッチは2k個の出力を有しており、このス
イッチを制御するビットの状態に応じて出力にカウンタ
の2k個の出力をそのままの順番で出力するか、あるい
は、この2k個の出力を上位のにビットと下位のにビッ
トを置換した状態で出力する。スイッチAIGの2k個
の出力は、メモリに伝送されるアドレス(r。
S)を構成する。
カウンタは、データx (i、j)の人力および結果C
’ (v)の出力周期Tに対応する周波数Hを有するク
ロック信号によりインクリメントされる。
周期Tの2k倍ごとに、アドレスの順番が変化する。
アドレス(r、s)からの係数C’ (V)の読出しと
同一アドレスへの別の係数の書込みは、使用するメモリ
のタイプに応じて異なった方法で実施される。特に、メ
モリの入力バスE2と出力バスS2が2つの独立なバス
であるか単一の複合バスであるかによって異なる。
単一のバスの場合には、ワードの読出しは別のワードの
書込みが始まる前に完全に実行され終えている必要があ
る。従って、読出し段階と書込み段階への時間の和は周
期T以下でなければならない。一般に、読出しは半周期
中に実行され(例えば37ナノ秒)、書込みは次の半周
期中に実行される。読出しと書込みはそれ自身サブ段階
(プリチャージならびにいわゆる読出しと書込み)に分
割されていることがあるので、周期T/2のクロックを
備えておく必要がある。
人力バスと出力バスがはっきりと分離されている場合に
は、読出し段階と書込み段階が相互に重なっていてもよ
い。
この2つの段階の例を第4図に示す。
タイムチャートa)は周波数13.5MHzのクロック
信号Hであり、半周期T/2は37ナノ秒である。
立ち下がりは読出し段階のトリガを表している。
アドレス(r、s)は、前の立ち上がりから存在してい
ると仮定する。
タイムチャー)b)は出力バスS1を表す。読出された
データはクロック信号Hの立ち下がりの約10ナノ秒後
に現れる。データは、次の立ち下がりまで出力バスSl
上にブロックされた状態にとどまる。データが加算回路
CTCに実際に人力されるのは、クロックの第2周期に
なってからである。
タイムチャー)c)は書込み有効化信号WEを表す。こ
の信号は、クロック信号Hの立ち下がりの後に人力バス
El上に存在している書込みデータがメモリのビット線
上に現れる時期を決定する。
この書込み有効化信号WEは、読出されたデータが出力
バスS1に現れることによりアクティブにされ、クロッ
ク信号Hが再度立ち上がることによりインアクティブに
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、行と列についてディジタルデータの二重加算
を実行する回路の可能なアーキテクチャを示す図である
。 第2図は、これと同じディジタル処理を実行するための
本発明のアーキテクチャを示す図である。 第3図は、行ごとのアドレス操作および列ごとのアドレ
ス操作を交代するのに役立つアドレス用シーケンサの一
部分の概略図である。 第4図は、メモリのワードの読出しと書込みのタイムチ
ャートである。 (主な参照番号) AIGI、2・・スイッチ、 CPT・・カウンタ、 CTC,CTL・・加算回路、 MEMl、2・・メモリ、 SEQ・・シーケンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディジタルデータをマトリックスx(i、j)(
    ただしiはこのマトリックスの行の番号であり、jは列
    の番号である)の形式にした入力信号から行と列に関す
    る二重加算を行って以下のように表される係数C(u、
    v): C(u、v)=Σ^i^=^n^−^i_i_=_0C
    ^i(v)g(i、u)(ただし、 C^i(v)=Σ^j^=^n^−^1_j_=_0x
    (i、j)f(j、v)である) を発生させるためのディジタル信号処理用集積回路であ
    って、 ―上記ディジタルデータx(i、j)を表す信号を受信
    して値C^i(v)を表す信号を発生させる第1の加算
    回路と、 ―上記信号C^i(v)を記憶して再構成するための、
    アドレスがn行n列に構成されたバッファメモリと、 ―上記値C^i(v)を表す信号を連続的に受信して上
    記値C(u、v)を発生させる第2の加算回路と、 ―上記第1の加算回路から出力された記憶させ、または
    再構成すべき信号C^i(v)のアドレスを連続的に上
    記メモリに供給してこの信号を上記第2の加算回路に向
    けて出力させる、上記メモリのアドレス用シーケンサと
    を備え、 このシーケンサは行ごとに順番にn×n個のアドレス列
    を供給し、次いで列ごとに順番にn×n個のアドレス列
    を供給するという操作を交互に実行し、読出し後に書込
    みを行うという操作をこのシーケンサから供給された各
    アドレスに対して実行することを特徴とする集積回路。
  2. (2)上記メモリが、互いに独立な入力バス(E1)と
    出力バス(S1)を備えることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の集積回路。
  3. (3)上記アドレス用シーケンサが(2k+1)ビット
    のカウンタを備え、このカウンタの出力の最上位ビット
    がスイッチ回路の制御を行い、残りの2kビットは上位
    kビットのグループと下位kビットのグループに分割さ
    れ、上記スイッチ回路は、このスイッチ回路を制御する
    上記最上位ビットの状態に応じて上記2つのグループを
    上記カウンタの出力に現れたままの状態で、あるいは、
    この2つのグループを交換して伝送することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の集積回路。
  4. (4)上記メモリがスタティックメモリであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の集積回路。
JP62325136A 1986-12-22 1987-12-22 ディジタルデータからなるマトリックスの行と列の加算を行うための信号処理用集積回路 Pending JPS63167968A (ja)

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FR8617937A FR2608802B1 (fr) 1986-12-22 1986-12-22 Circuit integre de traitement de signal pour la sommation en ligne et en colonne de matrices de valeurs numeriques
FR8617937 1986-12-22

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JPS63167968A true JPS63167968A (ja) 1988-07-12

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JP62325136A Pending JPS63167968A (ja) 1986-12-22 1987-12-22 ディジタルデータからなるマトリックスの行と列の加算を行うための信号処理用集積回路

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EP (1) EP0274323A1 (ja)
JP (1) JPS63167968A (ja)
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EP0274323A1 (fr) 1988-07-13
US4872134A (en) 1989-10-03
FR2608802B1 (fr) 1989-04-28
FR2608802A1 (fr) 1988-06-24
KR880008140A (ko) 1988-08-30

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