RU1795473C - Arithmetic device for executing quick transform of hartley-fourier - Google Patents
Arithmetic device for executing quick transform of hartley-fourierInfo
- Publication number
- RU1795473C RU1795473C SU904891829A SU4891829A RU1795473C RU 1795473 C RU1795473 C RU 1795473C SU 904891829 A SU904891829 A SU 904891829A SU 4891829 A SU4891829 A SU 4891829A RU 1795473 C RU1795473 C RU 1795473C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- addition
- subtraction
- switch
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано в аппаратуре спектрального анализа и синтеза сигналов . Цель изо.бретени - повышение быстродействи . Устройство содержит блоки сложени -вычитани , коммутатор и умножители комплексных чисел. 1 табл., 2 ил.The invention relates to computer technology and can be used in spectral analysis and signal synthesis apparatus. The purpose of the invention is to increase performance. The device comprises addition / subtraction units, a switch, and complex number multipliers. 1 tablet, 2 ill.
Description
Изобретение относитс к области вычислительной техники и может быть использовано в аппаратуре спектрального анализа и синтеза сигналов.The invention relates to the field of computer engineering and can be used in spectral analysis and signal synthesis equipment.
Известно устройство быстрого действительного преобразовани Хартли-Фурье, содержащее блок синхронизации, два счетчика адреса, блок посто нной пам ти, четыре регистра/два умножител , сумматор- вычитатель, блок посто нной пам ти и три коммутатора. В данном устройстве базова операци алгоритма быстрого преобразовани Хартли (БПХ) по основанию два выполн етс за три такта. Недостаток известного устройства - низкое быстродействие.A fast real Hartley-Fourier transform device is known, comprising a synchronization unit, two address counters, a read-only memory block, four registers / two multipliers, an adder-subtractor, a read-only memory block and three switches. In this apparatus, the basic operation of the Hartley Fast Transform Algorithm (FHL) for base two is performed in three clock cycles. A disadvantage of the known device is the low speed.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл выполнени быстрого преобразовани Фурье, содержащее две группы блоков пам ти , сумматор, вычитатель и умножитель комплексных чисел, два элемента задержки, три коммутатора, два счетчика, дешифратор , регистр, блок элементов И, блок посто нной пам ти и блок синхронизации.The closest in technical essence to the invention is a device for performing fast Fourier transform, containing two groups of memory blocks, an adder, a subtractor and a multiplier of complex numbers, two delay elements, three switches, two counters, a decoder, a register, an element block And, a block read only memory and synchronization unit.
Устройство реализует алгоритм БПФ по основанию два с прореживанием по частоте. Дл выполнени N-точечного БПФ необходимо выполнить N/2log2N итераций. Недостаток известного устройства - низкое быстродействие.The device implements the FFT algorithm at base two with decimation in frequency. To perform an N-point FFT, it is necessary to perform N / 2log2N iterations. A disadvantage of the known device is the low speed.
Цель изобретени - повышение быстродействи . Поставленна цель достигаетс тем, что в арифметическое устройство дл выполнени быстрого преобразовани Хартли-Фурье (БПХФ), содержащее два блока сложени -вычитани , коммутатор и умножитель комплексных чисел, причем выход первого блока сложени -вычитани соединен с первым входом умножител комплексных чисел, дополнительно введены четыре блока сложени -вычитани и второй умножитель комплексных чисел, причем первый и второй входы третьего, четвертого, п того и шестого блоков сложени -вычитани соединены с входами устройства с первого по восьмой соответственно, а их первые выходы соединены с выходами устройства с первого по четвертый соответственно, выходыThe purpose of the invention is to increase speed. This goal is achieved by the fact that in the arithmetic device for performing fast Hartley-Fourier transform (FHF), containing two blocks of addition-subtraction, a switch and a multiplier of complex numbers, and the output of the first block of addition-subtraction is connected to the first input of the multiplier of complex numbers, additionally introduced four blocks of addition-subtraction and a second multiplier of complex numbers, the first and second inputs of the third, fourth, fifth and sixth blocks of addition-subtraction are connected to the inputs of the device with th to eighth, respectively, and their outputs are connected to the first device outputs the first through fourth, respectively, the outputs
елate
сwith
ч юh y
СПJoint venture
ЈьЈь
NJ СОNJ CO
которого с п того по восьмой соединены с первым и вторым выходами первого и второго умножителей комплексных чисел соответственно , вторые входы которых соединены с первыми выходами коммутатора и второго блока сложени -вычитани соответственно , а их третьи и четвертые входы соединены с входами задани фазовых множителей устройства, управл ющий вход устройства соединен с управл ющим входом коммутатора, второй выход которого соединен с первым входом второго блока сложени -вычитани , первый и второй входы коммутатора соединены с вторыми выходами первого и второго блоков сложени -вычитани соответственно, первые входы которых соединены с вторыми выходами третьего и шестого, а вторые входы - с вторыми выходами четвертого и п того блоков сложени -вычитани соответственно.which, from the fifth to the eighth, are connected to the first and second outputs of the first and second complex number multipliers, respectively, the second inputs of which are connected to the first outputs of the switch and the second addition-subtraction unit, respectively, and their third and fourth inputs are connected to the inputs of the phase factors of the device, the control input of the device is connected to the control input of the switch, the second output of which is connected to the first input of the second block of addition-subtraction, the first and second inputs of the switch are connected to the second E outputs of the first and second combining units -vychitani respectively, the first inputs of which are connected to the second output of the third and sixth, and the second input - to the second output of the fourth and fifth adder blocks -vychitani respectively.
При изучении других вариантов технических решений в данной области техники признаки, отличающие за вл емое устройство от прототипа, не были вы влены, что обеспечивает его соответствие критерию существенные отличи .When studying other variants of technical solutions in this technical field, features that distinguish the claimed device from the prototype were not detected, which ensures that it meets the criterion of significant differences.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает , что за вл емое устройство отличаетс наличием новых блоков: умножител комплексных чисел и четырех блоков сложени -вычитани , а также наличием новых св зей, что делает его соответствующим критерию новизна.A comparable analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the presence of new blocks: a complex number multiplier and four addition-subtraction blocks, as well as the presence of new bonds, which makes it consistent with the novelty criterion.
Схема арифметического устройства дл выполнени БПХФ показана на фиг. 1, На фиг. 2 представлен граф алгоритма БПХ по расщепленному основанию два-четыре с прореживанием по частоте на основе предложенной базовой операции.A diagram of an arithmetic apparatus for performing FHPC is shown in FIG. 1, FIG. Figure 2 shows a graph of the BPH algorithm for a split base of two to four with decimation in frequency based on the proposed basic operation.
Устройство содержит информационные входы 1-8, управл ющий вход 9, входы 10-13 задани фазовых множителей, блоки 14-19 сложени -вычитани , коммутатор 20, умножители 21,22 комплексных чисел, информационные выходы 23-30.The device contains information inputs 1-8, control input 9, phase factor input inputs 10-13, addition-subtraction blocks 14-19, switch 20, complex number multipliers 21.22, information outputs 23-30.
Входы устройства 1, 3, 5, 7 соединены с первыми входами соответственно блоков 14, 15, 16, 17 сложени -вычитани , а входы 2, 4, 6, 8 - с вторыми входами соответственно блоков 14, 15, 16, 17, первые выходы которых соединены с выходами 23, 24, 25, 26 устройства соответственно, вторые выходы блоков 14, 15 сложени -вычитани соединены соответственно с первым и вторым входами блока 18, вторые выходы блоков 17, 16 соединены соответственно с .первым и .вторым входами блока 19, первый выход которого соединен с вторым входом умножител 22, первый вход которого соединен с выходом коммутатора 20, входы которогоThe inputs of the device 1, 3, 5, 7 are connected to the first inputs of the addition-subtracting blocks 14, 15, 16, 17, respectively, and the inputs 2, 4, 6, 8 are connected to the second inputs of the blocks 14, 15, 16, 17, the first the outputs of which are connected to the outputs 23, 24, 25, 26 of the device, respectively, the second outputs of the add-subtract blocks 14, 15 are connected respectively to the first and second inputs of the block 18, the second outputs of the blocks 17, 16 are connected respectively with the first and second inputs of the block 19, the first output of which is connected to the second input of the multiplier 22, the first input of which is connected to the output of the comm cutter 20, the inputs of which
соединены с вторыми выходами.блоков 18, 19, а второй его выход соединен с вторым входом умножител 21, первый вход которого соединен с первым выходом блока 18, первые и вторые выходы умножителей 21, 22 соединены соответственно с выходами 27,28, 29,30 устройства, входы 10,11,12, 13 которого соединены соответственно с третьими и четвертыми входами умнржите- лей 21, 22, управл ющий вход коммутатора 20 соединен с входом 9 устройства.connected to the second outputs of blocks 18, 19, and its second output is connected to the second input of the multiplier 21, the first input of which is connected to the first output of the block 18, the first and second outputs of the multipliers 21, 22 are connected respectively with the outputs 27,28, 29,30 devices, inputs 10,11,12, 13 of which are connected respectively to the third and fourth inputs of the miners 21, 22, the control input of the switch 20 is connected to the input 9 of the device.
Базова операци алгоритмов БПХ и БПФ по расщепленному основанию два-четыре с прореживанием по частоте описыва- етс следующей системой уравнений:The basic operation of the BPH and FFT algorithms on a split base two to four with decimation in frequency is described by the following system of equations:
а1 а + е; b1 b + f; d1 d + h; с1 с + g;A1 a + e; b1 b + f; d1 d + h; c1 s + g;
n (a - e) + (b - f); qi (a - e) - (b - f);n (a - e) + (b - f); qi (a - e) - (b - f);
гз (d - h) - (c - g); qs (d - h) + (c - g);rz (d - h) - (c - g); qs (d - h) + (c - g);
. + CYqij-YKjJSN f1 nSNK-(Yqi + Yr3)CNK;. + CYqij-YKjJSN f1 nSNK- (Yqi + Yr3) CNK;
g1 (Yr3 + Yqi)CN3Rr+ q3SN3K; h1 g1 (Yr3 + Yqi) CN3Rr + q3SN3K; h1
(Yr3 + Yqi)SN-q3CN3 , где a, b, c, d, e, f, g, h - входы устройства; (Yr3 + Yqi) SN-q3CN3, where a, b, c, d, e, f, g, h are the inputs of the device;
a , b , с , d , e , f, g , h - выходы устрой- ства;.a, b, c, d, e, f, g, h are the outputs of the device ;.
Y - значение сигнала на управл ющем входе коммутатора (Y . О, 1).Y is the signal value at the control input of the switch (Y. О, 1).
Здесь Смг cos(2 тгг/N), SNT sin(2 лг/N),Here Smg cos (2 tgg / N), SNT sin (2 lg / N),
Устройство работает следующим обра- зом.The device operates as follows.
По информационным входам 1-8 в устройство поступают входные числа. По входам 10-13 поступают фазовые множители. На блоках 14-19 сложени -вычитани , каж- дый из которых содержит сумматор и вычи- татель, выполн ютс операции сложени и вычитани в соответствии с выражением:At the information inputs 1-8, input numbers enter the device. Inputs 10–13 receive phase factors. In addition-subtract blocks 14-19, each of which contains an adder and a subtractor, addition and subtraction operations are performed in accordance with the expression:
4040
l + m; т l + m; t
т,t
ilil
где I, т - входы блока; I , т - выходы блока.where I, t are the inputs of the block; I, t - block outputs.
Коммутатор 20 пропускает поступающие на его входы данные пр мо или накрест в зависимости от значени сигнала Y на 5 входе 9 устройства. Если Y 0, то данные идут пр мо, если Y 1 - накрест.The switch 20 passes the data arriving at its inputs directly or crosswise, depending on the value of the signal Y at the 5th input 9 of the device. If Y 0, then the data goes straight, if Y 1 - crosswise.
На умножител х 21,22 комплексных чисел выполн ютс операции умножени поступающих из блоков 18, 19 и коммутатора 0 20 чисел на фазовые множители в соответствии с выражени ми:On multipliers 21.22 complex numbers, the operations of multiplying the numbers coming from blocks 18, 19 and the switch 0 20 by phase factors are performed in accordance with the expressions:
I1 1См + т5мк: I ICw3K + тЗызк:I1 1Sm + t5mk: I ICw3K + tZyzk:
т1 15мк - тСм ; т ISN3K - тСмЗК где I. rri - входы умножителей; 5 | т - выходы умножителей;T1 15mk - tSm; t ISN3K - tSmZK where I. rri - inputs of multipliers; 5 | t are the outputs of the multipliers;
Смг, Змг - фазовые множители, поступающие по входам 10-13.Smg, Zmg - phase factors received at inputs 10-13.
Первое выражение реализуетс на умножителе 21, второе - на умножителе 22.The first expression is implemented on the multiplier 21, the second on the multiplier 22.
Пор док выполнени алгоритмов БПХ и БПФ на основе предложенной базовой операции определ етс графом алгоритма. На фиг. 2 показан граф алгоритма БПХ по расщепленному основанию два-четыре с прореживанием по частоте дл N 32.The execution order of the FFT and FFT algorithms based on the proposed basic operation is determined by the algorithm graph. In FIG. Figure 2 shows a graph of a split-base FHL algorithm of two to four with frequency decimation for N 32.
Базова операци на графе обозначена пр моугольником, внутри которого перва цифра указывает значение управл ющего сигнала Y, втора и треть в пор дке сверху вниз определ ют значени параметров К и N, используемых дл ввода фазовых множителей Сг/, SNK, Сцзк. SN .The basic operation on the graph is indicated by a rectangle inside which the first digit indicates the value of the control signal Y, the second and third in order from top to bottom determine the values of the parameters K and N, used to enter the phase factors Cr /, SNK, Sczk. SN.
Дл К 1,N/8-1 эти множители принимают значени CNK cos(2 лК/N), SNK sin(2jr K/N), СыЗК С05(2 ЗК/N). 5кж sl n(2 л:ЗК/N), а дл К 0 при N 8 (треть цифра равна размерности преобразовани N)OHH соответственно равны; 0, 1, - 2/2 и v2/2. На последнем этапе преобразовани на некоторые входы подаютс нули (обозначены 0), а некоторые выходы не используютс . На этом этапе с помощью базовойFor K 1, N / 8-1, these factors take the values CNK cos (2 lK / N), SNK sin (2jr K / N), SyZK C05 (2 ZK / N). 5kzh sl n (2 L: ZK / N), and for K 0 at N 8 (a third digit is equal to the conversion dimension N) OHH are respectively equal; 0, 1, - 2/2 and v2 / 2. In the final step of the conversion, zeros (0) are supplied to some inputs, and some outputs are not used. At this stage using the base
1010
15fifteen
20twenty
операции реализуютс четырехточечные и пары двухточечных преобразований. Первые из них обозначены тройкой параметров 1,0, 4, а вторые О, О, 2, которые реализуютс с фазовыми множител ми, равными 1 дл четырехточечного преобразовани , и 1/2, дл двух двухточечных. Пор док св зей между входами и выходами базовых операций показан на фиг. 2.four-point operations and pairs of two-point transformations are implemented. The first of them are designated by a triple of parameters 1,0, 4, and the second by O, O, 2, which are realized with phase factors equal to 1 for a four-point conversion, and 1/2 for two two-point conversion. The order of communications between inputs and outputs of basic operations is shown in FIG. 2.
Быстродействие предложенного арифметического устройства дл выполнени БПХФ определ етс как сумма времени выполнени одного, умножени комплексных чисел и двух сложений, что только на одну операцию сложени больше, чем в устройстве-прототипе , что несущественно. В таблице приведено количество базовых операций при выполнении N - точечного (N 2m, n 5,12) алгоритма БПХ на предложенном устройстве и устройстве-прототипе, а также выигрыш по быстродействию. При выполнении алгоритма БПФ выигрыш по быстродействию аналогичен. The speed of the proposed arithmetic device for performing FHF is defined as the sum of the time it takes to complete one, multiply complex numbers and two additions, which is only one addition operation more than in the prototype device, which is insignificant. The table shows the number of basic operations when performing the N - point (N 2m, n 5.12) BPH algorithm on the proposed device and the prototype device, as well as the performance gain. When performing the FFT algorithm, the performance gain is similar.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904891829A RU1795473C (en) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Arithmetic device for executing quick transform of hartley-fourier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904891829A RU1795473C (en) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Arithmetic device for executing quick transform of hartley-fourier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1795473C true RU1795473C (en) | 1993-02-15 |
Family
ID=21550549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904891829A RU1795473C (en) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Arithmetic device for executing quick transform of hartley-fourier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1795473C (en) |
-
1990
- 1990-12-13 RU SU904891829A patent/RU1795473C/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4344151A (en) | ROM-Based complex multiplier useful for FFT butterfly arithmetic unit | |
US5659780A (en) | Pipelined SIMD-systolic array processor and methods thereof | |
US5941940A (en) | Digital signal processor architecture optimized for performing fast Fourier Transforms | |
US4635292A (en) | Image processor | |
JPS63167967A (en) | Digital signal processing integrated circuit | |
RU1795473C (en) | Arithmetic device for executing quick transform of hartley-fourier | |
GB1330700A (en) | Real time fast fourier transform processor with sequential access memory | |
CA1192315A (en) | Systolic computational array | |
JPH02227701A (en) | Fourier transformation band pass filter type controller | |
CN108268349B (en) | INTEL AVX instruction set-based floating point peak value calculation throughput testing method | |
Kovács et al. | Software implementation of the recursive discrete Fourier transform | |
SU1756902A1 (en) | Arithmetic device for perfoming fast hartley-fourier transform | |
SU1013971A1 (en) | Fast fourier transform device | |
SU1076912A1 (en) | Device for calculating values of function (x-y)y | |
SU1288716A1 (en) | Processing element of device for implementing fast fourier transform | |
SU1327120A1 (en) | Arithmetic device for quick fourier transformation | |
SU1049920A1 (en) | Device for computing fourier coefficients | |
SU875378A1 (en) | Polynomial value computing device | |
Aravena et al. | A class of low complexity high concurrence algorithms | |
SU1076911A1 (en) | Device for calculating values of function z(x-y)/(x+y) | |
SU744590A1 (en) | Digital function generator | |
SU703823A1 (en) | Device for computing elementary functions | |
Khalil et al. | Design and implementation of dual-core MIPS processor for LU decomposition based on FPGA | |
SU1661760A1 (en) | Arc tan function calculator | |
SU1591037A1 (en) | Arithmetic device for fast fourier transform |