KR100310417B1 - Bit-Reverse Address Generators in Fast Fourier Transforms - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속 퓨리에 변환장치의 비트-리버스트 어드레스 발생기에 관한 것으로, 보조 레지스터와 인덱스 레지스터에서 출력되는 데이타 가운데 가산결과가 변화하는 부분만 역방향 캐리 전달 가산기에 입력되도록 하여 역방향 캐리 저달 가산기에서의 연산속도를 크게 향상시키는데 그 목적이 있다. 본 발명에 따른 고속 퓨리에 변환장치의 비트-리버스트 어드레스 발생기는 보조 레지스터와 인덱스 레지스터, 포인터 검출기, 제 1 및 제 2 바이패스부, 역방향 캐리 전달 가산기를 포함하여 이루어진다. 보조 레지스터에는 고속 퓨리에 변환을 수행하는데 필요한 데이타 블록의 최초 어드레스가 저장된다. 인덱스 레지스터에는 고속 퓨리에 변환의 포인트 정보를 포함하는 인덱스 값이 저장된다. 포인트 검출기는 인덱스 레지스터에 저장되어 있는 인덱스 값의 포인트 정보를 검출하여 바이패스 제어신호를 발생시킨다. 제 1 바이패스부는 보조 레지스터에 저장되어 있는 어드레스와 바이패스 제어신호를 입력받아, 어드레스 가운데 바이패스 제어신호의 값에 의해 결정되는 크기의 어드레스만을 제한적으로 출력한다. 제 2 바이패스부는 인덱스 레지스터에 저장되어 있는 인덱스 값과 바이패스 제어신호를 입력받아, 인덱스 값 가운데 바이패스 제어신호의 값에 의해 결정되는 크기의 인덱스 값만을 제한적으로 출력한다. 역방향 캐리 전달 가산기는 제 1 바이패스부에서 출력되는 소정 크기의 어드레스와 제 2 바이패스부에서 출력되는 소정 크기의 인덱스 값을 역방향 캐리 전달 가산하여 보조 레지스터로 피드백시킨다.The present invention relates to a bit-reversal address generator of a fast Fourier transform apparatus, wherein only a portion of the data output from the auxiliary register and the index register whose input result changes is inputted to the reverse carry forward adder so that the operation is performed in the reverse carry low adder. The purpose is to greatly speed up. The bit-reverse address generator of the fast Fourier transform apparatus according to the present invention comprises an auxiliary register, an index register, a pointer detector, first and second bypass portions, and a reverse carry transfer adder. The auxiliary register stores the first address of the data block needed to perform fast Fourier transforms. The index register stores an index value including the point information of the fast Fourier transform. The point detector detects point information of an index value stored in an index register and generates a bypass control signal. The first bypass unit receives the address stored in the auxiliary register and the bypass control signal, and outputs only an address having a size determined by the value of the bypass control signal among the addresses. The second bypass unit receives the index value and the bypass control signal stored in the index register, and outputs only an index value having a size determined by the value of the bypass control signal among the index values. The reverse carry transfer adder performs a reverse carry transfer addition on an address of a predetermined size output from the first bypass unit and an index value of a predetermined size output from the second bypass unit to feed back to the auxiliary register.
Description
본 발명은 비트-리버스트 어드레스 발생기에 관한 것으로, 특히 고속 퓨리에 변환장치의 비트-리버스트 어드레스 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a bit-reverse address generator, and more particularly to a bit-reverse address generator of a fast Fourier transform device.
퓨리에 변환(Fourier Transform)은 디지탈 신호 처리 장치에서 자주 사용되는 매우 중요한 도구이다. 퓨리에 변환의 목적은 정보를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 것이다. 역퓨리에 변환(Inverse Fourier Transform)은 반대로 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환하는 것이다. 컴퓨터를 이용하여 효율적으로 계산하기 위한 것이 잘 알려진 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)이다.Fourier Transform is a very important tool often used in digital signal processing devices. The purpose of the Fourier transform is to transform the information from the time domain to the frequency domain. The Inverse Fourier Transform, on the other hand, is a transformation from the frequency domain to the time domain. A fast Fourier transform is a well-known computer for efficient computation.
고속 퓨리에 변환의 연산속도를 줄이기 위한 방법 가운데 하나가 비트-리버스트 어드레싱 모드(Bit-reversed Addressing Mode)이다. 이 비트-리버스트 어드레싱 모드는 연산에 필요한 데이타를 인출하기 위한 어드레스의 비트열의 배열 순서를 거꾸로 한 것이다. 즉, 상위 비트에서 하위 비트로 진행되는 순서를 하위 비트에서 상위 비트로 바꾸는 것이다.One way to reduce the computational speed of fast Fourier transforms is the bit-reversed addressing mode. This bit-reverse addressing mode reverses the arrangement order of the bit strings of addresses for retrieving data necessary for the operation. That is, the order of going from the upper bit to the lower bit is changed from the lower bit to the upper bit.
비트-리버스트 어드레싱 모드는 보조 레지스터와 연산 장치를 통하여 수행되는 간접적인 어드레싱의 한 부분이다. 이 모드에서 인덱스 레지스터에 보관되어 있는 인덱스 값은 보조 레지스터에서 가산되거나 감산된다. 뿐만 아니라, 캐리 비트는 앞쪽으로 전달되지 않고 반대방향으로 진행되는데, 이 결과 어드레스의 순서가 섞이게 된다.The bit-reverse addressing mode is part of the indirect addressing performed through the auxiliary registers and the computing device. In this mode, the index value stored in the index register is added to or subtracted from the auxiliary register. In addition, the carry bits are not forwarded and go in the opposite direction, resulting in a mix of addresses.
이와 같은 비트-리버스트 어드레싱 모드를 도 1에 정리하였다.This bit-reverse addressing mode is summarized in FIG.
도 1에서 알 수 있듯이, 일련의 인덱스로 지정된 비트 패턴을 비트-리버스트 패턴으로 변환하면 본래의 인덱스의 순서가 서로 바뀌어 위의 표에서 비트-리버스트 인덱스로 표현된 순서로 된다. 이 비트-리버스트 인덱스의 순서가 고속 퓨리에 변환에서 데이타를 인출하는 순서이기 때문에, 고속 푸리에 변환에서 연산속도를 감소시키기 위하여 비트-리버스트 어드레싱 모드가 사용되는 것이다.As can be seen in Figure 1, converting a bit pattern specified by a series of indexes into a bit-reversal pattern, the original indexes are inverted from one another to become the order represented by the bit-reverse indexes in the above table. Since the order of the bit-reverse index is the order of fetching data in the fast Fourier transform, the bit-reverse addressing mode is used to reduce the operation speed in the fast Fourier transform.
도 2는 이와 같은 비트-리버스트 어드레싱 모드를 수행하기 위한 비트-리버스트 어드레스 발생기의 블록도이다.2 is a block diagram of a bit-reverse address generator for performing such a bit-reverse addressing mode.
초기상태에서는, AR로 표시된 보조 레지스터(Auxiliary Register)(21)에는 고속 퓨리에 변환을 수행하는데 필요한 데이타 블록의 최초 어드레스가 저장된다. INDX로 표시된 인덱스 레지스터(Index Register)(22)에는 수행하고자 하는 고속 퓨리에 변환의 포인트값의 정보가 저장된다. 만약 8포인트 고속 퓨리에 변환인 경우에는 "0000 0000 0000 1000"의 값이 인덱스 레지스터(22)에 저장되며, 이때 보조 레지스터(21)의 어드레스도 역시 16비트이다.In the initial state, the auxiliary register 21, denoted AR, stores the first address of the data block needed to perform fast Fourier transform. The index register 22 denoted by INDX stores information on a point value of a fast Fourier transform to be performed. In the case of an 8-point fast Fourier transform, a value of "0000 0000 0000 1000" is stored in the index register 22, and the address of the auxiliary register 21 is also 16 bits.
보조 레지스터(21)와 인덱스 레지스터(22)에 저장된 값은 역방향 캐리 전달 가산기(Reverse Carry Propagate Adder)(23)에 입력되어 가산이 이루어진다. 이 역방향캐리 전달 가산기(23)는 입력된 두 값을 가산하되, 가산결과 발생하는 캐리를 정상적으로 앞쪽으로 전달하는 것이 아니라 반대방향으로 전달한다.The values stored in the auxiliary register 21 and the index register 22 are inputted to the reverse carry propagation adder 23 and added. The reverse carry transfer adder 23 adds two input values, but does not transfer the carry resulting from the addition to the front normally but in the opposite direction.
도 3은 도 2의 비트-리버스트 어드레스발생기의 동작에 따른 결과를 나타낸 것이다. 이 동작은 보조 레지스터(21)에 "0000 0010 0000 0000"의 어드레스가 저장되어 있고, 인덱스 레지스터(22)에는 "0000 0000 0000 1000"의 값(8포인트)이 저장되어 있는 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.FIG. 3 illustrates the results of the operation of the bit-reverse address generator of FIG. 2. This operation is an example in which an address of "0000 0010 0000 0000" is stored in the auxiliary register 21, and a value (8 points) of "0000 0000 0000 1000" is stored in the index register 22. As shown in FIG. .
도 3 나타나 있는 각각의 가산결과에서 캐리는 역방향으로 전달되는 것을 알 수 있다. 특히 매 가산 단계에서 변화하는 값의 범위가 하위 4비트로 한정되는 것을 알 수 있다. 이는 데이타를 인출하고자 하는 어드레스의 최초 어드레스값이 고정되어 있고, 이 어드레스에 가산되는 인덱스의 값 역시 8포인트로 고정되어 있기 때문이다. 만약 128포인트인 경우라면 하위 8비트의 범위에서 가산 결과가 변화할 것이다.In each of the addition results shown in Figure 3 it can be seen that the carry in the reverse direction. In particular, it can be seen that the range of values changing at each addition step is limited to the lower 4 bits. This is because the first address value of the address from which data is to be fetched is fixed, and the value of the index added to this address is also fixed to eight points. If it is 128 points, the addition result will change in the lower 8 bits.
이와 같은 관점에서 보면, 역방향 캐리 전달 가산기(23)에서는 보조 레지스터(21)의 값과 인덱스 레지스터(22)의 값을 모두 가산할 필요없이 가산결과가 변화하는 부분만을 입력받아 가산하여 그 결과를 다시 보조 레지스터(21)에 전달하면 그만큼 가산 속도를 향상시킬 수 있다.From this point of view, the backward carry transfer adder 23 does not need to add both the value of the auxiliary register 21 and the value of the index register 22, receives and adds only the portion where the addition result changes, and adds the result again. Transfer to the auxiliary register 21 can increase the addition speed.
따라서 본 발명은 보조 레지스터와 인덱스 레지스터에서 출력되는 데이타 가운데 가산결과가 변화하는 부분만이 역방향 캐리 전달 가산기에 입력되도록 하여 역방향 캐리 전달 가산기에서의 연산속도를 크게 향상시키는데 그 목적이 있다.Therefore, an object of the present invention is to improve the operation speed in the reverse carry transfer adder by allowing only the portion of the data output from the auxiliary register and the index register to be changed to be input to the reverse carry transfer adder.
이와 같은 목적의 본 발명은 보조 레지스터와 인덱스 레지스터, 포인트 검출기, 제 1 및 제 2 바이패스부, 역방향 캐리 전달 가산기를 포함하여 이루어진다.The present invention for this purpose comprises an auxiliary register, an index register, a point detector, first and second bypass sections, and a reverse carry transfer adder.
보조 레지스터에는 고속 퓨리에 변환을 수행하는데 필요한 데이타 블록의 최초 어드레스가 저장된다.The auxiliary register stores the first address of the data block needed to perform fast Fourier transforms.
인덱스 레지스터에는 고속 퓨리에 변환의 포인트 정보를 포함하는 인덱스 값이 저장된다.The index register stores an index value including the point information of the fast Fourier transform.
포인트 검출기는 인덱스 레지스터에 저장되어 있는 인덱스 값의 포인트 정보를 검출하여 바이패스 제어신호를 발생시킨다.The point detector detects point information of an index value stored in an index register and generates a bypass control signal.
제 1 바이패스부는 보조 레지스터에 저장되어 있는 어드레스와 바이패스 제어신호를 입력받아, 어드레스 가운데 바이패스 제어신호의 값에 의해 결정되는 크기의 어드레스만을 제한적으로 출력한다.The first bypass unit receives the address stored in the auxiliary register and the bypass control signal, and outputs only an address having a size determined by the value of the bypass control signal among the addresses.
제 2 바이패스부는 인덱스 레지스터에 저장되어 있는 인덱스 값과 바이패스 제어신호를 입력받아, 인덱스 값 가운데 바이패스 제어신호의 값에 의해 결정되는 크기의 인덱스 값만을 제한적으로 출력한다.The second bypass unit receives the index value and the bypass control signal stored in the index register, and outputs only an index value having a size determined by the value of the bypass control signal among the index values.
역방향 캐리 전달 가산기는 제 1 바이패스부에서 출력되는 소정 크기의 어드레스와 제 2 바이패스부에서 출력되는 소정 크기의 인덱스 값을 역방향 캐리전달 가산하여 보조 레지스터로 피드백시킨다.The reverse carry transfer adder adds the reverse size of the address of the predetermined size output from the first bypass unit and the index value of the predetermined size output from the second bypass unit to feed back to the auxiliary register.
도 1은 고속 퓨리에 변환의 비트-리버스트 어드레싱 모드를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows the bit-reverse addressing mode of fast Fourier transform.
도 2는 비트-리버스트 어드레싱 모드를 수행하기 위한 비트-리버스트 어드레스 발생기의 블록도.2 is a block diagram of a bit-reverse address generator for performing a bit-reverse addressing mode.
도 3은 도 2의 비트-리버스트 어드레스발생기의 동작에 따른 결과를 나타낸 도면.FIG. 3 is a diagram illustrating a result of an operation of the bit-reverse address generator of FIG. 2. FIG.
도 4는 본 발명에 따른 비트-리버스트 어드레스 발생기를 나타낸 블록도.4 is a block diagram illustrating a bit-reverse address generator in accordance with the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21, 41 : 보조 레지스터 22, 43 : 인덱스 레지스터21, 41: auxiliary register 22, 43: index register
23, 46 : 역방향 캐리 전달 가산기 42, 44 : 바이패스부23, 46: reverse carry transfer adder 42, 44: bypass portion
45 : 포인트 검출기 47 : 바이패스 제어신호45: point detector 47: bypass control signal
본 발명에 따른 비트-리버스트 어드레스 발생기의 바람직한 실시예를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명에 따른 비트-리버스트 어드레스 발생기를 나타낸 블록도이다.A preferred embodiment of the bit-reverse address generator according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 is a block diagram illustrating a bit-reverse address generator according to the present invention.
도 4에 나타낸 바와 같이, 초기상태에서 보조 레지스터(41)에는 고속 퓨리에 변환을 수행하는데 필요한 데이타 블록의 최초 어드레스가 저장된다. 인덱스 레지스터(43)에는 수행하고자 하는 고속 퓨리에 변환의 포인트값의 정보가 저장된다. 도 3의 데이타를 예로들면 "0000 0000 0000 1000"의 값이 인덱스 레지스터(43)에 저장되며, 이때 보조 레지스터(41)에 저장되는 어드레스는 "0000 0010 0000 0000"이다.As shown in Fig. 4, in the initial state, the auxiliary register 41 stores the first address of the data block necessary to perform fast Fourier transform. The index register 43 stores information of point values of fast Fourier transforms to be performed. Taking the data of FIG. 3 as an example, a value of "0000 0000 0000 1000" is stored in the index register 43, and the address stored in the auxiliary register 41 is "0000 0010 0000 0000".
보조 레지스터(41)의 어드레스는 제 1 바이패스부(42)를 통하여 역방향 캐리 전달 가산기(46)에 입력되며, 인덱스 레지스터(43)의 값도 제 2 바이패스부(44)를 통하여 역방향 캐리 전달 가산기(46)에 입력된다.The address of the auxiliary register 41 is input to the reverse carry transfer adder 46 through the first bypass section 42, and the value of the index register 43 is also passed through the second bypass section 44 through the reverse carry section. It is input to the adder 46.
제 1 및 제 2 바이패스부(42)(44)는 각각 보조 레지스터(41)와 인덱스 레지스터(43)에서 출력되는 값들 가운데 일부분만을 역방향 캐리 전달 가산기(46)에 전달한다. 이때 각각의 바이패스부(42)(44)에서 선택적으로 역방향 캐리 전달 가산기(46)로 전달되는 값은 포인트 검출기(45)에서 출력되는 바이패스 제어신호(47)에 의해 결정된다.The first and second bypass units 42 and 44 transmit only a part of the values output from the auxiliary register 41 and the index register 43 to the reverse carry transfer adder 46, respectively. In this case, a value transmitted from each bypass unit 42 or 44 to the reverse carry transfer adder 46 is determined by the bypass control signal 47 output from the point detector 45.
포인트 검출기(45)에서는 인덱스 레지스터(43)에서 출력되는 포인트 값을 입력받아 현재 인덱스 레지스터(43)에서 출력되는 포인트값을 검출하고, 검출된 포인트 값에 따라 바이패스부(42)(44)를 제어한다. 8포인트인 경우에는 각각의 바이패스부(42)(44)에서 단지 하위 4비트만이 출력된다. 이는 도 3에 나타낸 바와 같이 8포인트의 경우 가산결과가 변환하는 크기가 하위 4비트에 한정되기 때문이다.The point detector 45 receives a point value output from the index register 43, detects a point value currently output from the index register 43, and controls the bypass unit 42 and 44 according to the detected point value. To control. In the case of 8 points, only the lower 4 bits are output from each of the bypass sections 42 and 44. This is because, as shown in Fig. 3, in the case of 8 points, the size of the addition result is limited to the lower 4 bits.
이와 같이 각각의 바이패스부(42)(44)로부터 하위 4비트씩의 어드레스와 인덱스 값을 입력받은 역방향 캐리 전달 가산기(46)에서는 단지 4비트에 대한 가산만을 수행하면 되며, 가산 결과는 다시 보조 레지스터(41)로 피드백시켜서 다음 단계의 가산이 수행될 수 있도록 한다. 이때 역방향 캐리 전달 가산기를 구성하는 다수개의 연산부는, 바이패스 제어신호에 의해 그 일부분 만이 인에이블되어 4비트에 대한 연산 동작만을 수행하게 된다. 만약 연산해야 할 비트수가 증가하면 인에이블되는 연산부의 수도 함께 증가하는데, 이는 상술한 바대로 바이패스 제어신호에 의해 제어된다.In this way, the reverse carry transfer adder 46 that receives the address and index value of the lower four bits from each of the bypass units 42 and 44 only needs to perform addition for four bits, and the addition result is supplemented again. Feedback to the register 41 allows the addition of the next step to be performed. At this time, a plurality of arithmetic units constituting the reverse carry transfer adder are only partially enabled by the bypass control signal to perform only arithmetic operations for 4 bits. If the number of bits to be operated is increased, the number of enabled calculation units is also increased, which is controlled by the bypass control signal as described above.
역방향 캐리 전달 가산기(46)는 입력된 두 값을 가산하되, 가산결과에 따라 발생하는 캐리를 정상적으로 앞쪽으로 전달하는 것이 아니라 반대방향(backward)으로 전달한다.The backward carry transfer adder 46 adds the two input values, and transfers the carry generated according to the addition result in the backward direction instead of normally forwarding.
이 역방향 캐리 전달 가산기(46) 역시 포인트 검출기(45)에서 제공되는 바이패스 제어신호(47)를 필요로 하는데, 이는 역방향 캐리 전달 가산기(46)가 보조 레지스터(41)와 인덱스 레지스터(43)에 저장되는 어드레스와 인덱스 값의 최대크기를 가산할 수 있도록 구성하기 때문에, 상술한 경우와 같이 하위 4비트만을 가산하는 경우에는 하위 4비트를 가산하기 위한 연산부분만을 인애이블시키고, 나머지 연산부는 디스에이블시켜야 하기 때문이다.This reverse carry transfer adder 46 also requires a bypass control signal 47 provided at the point detector 45, which is coupled to the auxiliary register 41 and the index register 43. Since the maximum size of the stored address and the index value can be added, when only the lower 4 bits are added as in the case described above, only the operation part for adding the lower 4 bits is enabled, and the remaining operation parts are disabled. Because you have to.
이와 같은 본 발명은 고속 퓨리에 변환을 수행하는데 필요한 비트-리버스트 어드레스 발생기에서 포인트 값을 검출하여 가산결과가 변화하는 부분의 어드레스와 인덱스값만을 가산함으로써 보다 적은 양의 데이타만을 연산하면 되므로, 그에 따라 연산속도가 크게 향상되며 보다 고속의 퓨리에 변환이 이루어질수 있도록 한다.As such, the present invention only needs to calculate a smaller amount of data by detecting a point value in the bit-reverse address generator required to perform the fast Fourier transform and adding only the address and index values of the portion where the addition result changes. The computation speed is greatly improved and faster Fourier transforms can be made.
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