SU1681309A1 - Linear convolver - Google Patents
Linear convolver Download PDFInfo
- Publication number
- SU1681309A1 SU1681309A1 SU864084035A SU4084035A SU1681309A1 SU 1681309 A1 SU1681309 A1 SU 1681309A1 SU 864084035 A SU864084035 A SU 864084035A SU 4084035 A SU4084035 A SU 4084035A SU 1681309 A1 SU1681309 A1 SU 1681309A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- operands
- sequence
- circuit
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано в автоматических и вычислительных устройствах дл осуществлени вычислени линейной свертки. Целью изобретени вл етс повышение быстродействи и экономи оборудовани за счет уменьшени количества циклов обращени к источнику операндов. Поставленна цель достигаетс путем введени в устройство m одномерных цифровых фильтров, m линий задержки, т- входового сумматора и блока управлени , содержащего информацию об источнике операндов 3 з п ф-лы,5 илThe invention relates to computing and can be used in automatic and computing devices to perform linear convolution calculations. The aim of the invention is to increase the speed and economy of equipment by reducing the number of cycles to access the source of operands. This goal is achieved by introducing into the device m one-dimensional digital filters, m delay lines, m-input adder and a control unit containing information about the source of operands 3 of 3 pf files, 5 sludge
Description
слcl
сwith
Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано в автоматических и вычислительных устройствах дл осуществлени вычислени линейной свертки.The invention relates to computing and can be used in automatic and computing devices to perform linear convolution calculations.
Цель изобретени - повышение быстродействи и экономи оборудовани за счет уменьшени количества циклов обращени к источнику операндов.The purpose of the invention is to increase the speed and economy of equipment by reducing the number of cycles to access the source of operands.
На фиг.1 представлена функциональна схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока управлени ; на фиг.З - схема цифровой линии задержки; на фиг.4 - схема одномерного цифрового фильтра (ЦФ); на фиг.5 - схема m-входового сумматора дл .Figure 1 shows the functional diagram of the device; Fig. 2 is a control block diagram; on fig.Z - diagram of the digital delay line; 4 is a diagram of a one-dimensional digital filter (DF); figure 5 - scheme of the m-input adder long.
Устройство содержит блок 1 управлени , одномерные цифровые фильтры 2.1- 2.т, цифровые линии задержки 3.1-3.(т-1), т-входовой сумматор 4, выход 5 тактового сигнала последовательности операндов X,The device contains a control unit 1, 2.1-2. One-dimensional digital filters, digital delay lines 3.1-3. (T-1), t-input adder 4, output 5 of the clock signal of the sequence of operands X,
вход 6 последовательности операндов X, вход 7 тактового сигнала последовательности операндов Н, вход 8 последовательности операндов Н, выход 9 запроса очередного операнда X ыход 10.1 запроса начала последовательности операндов X, адресный выход 10.2, чыход 11 сброса в О и выход 12 готового результата вычисленийinput 6 of the sequence of operands X, input 7 of the clock signal of the sequence of operands H, input 8 of the sequence of operands H, output 9 of the query of the next operand X output 10.1 of the query start of the sequence of operands X, address output 10.2, output 11 reset to O and output 12 of the finished result of calculations
Блок 1 управлени содержит задатчик размеров матриц операндов X, выполненный в виде счетчиков 13 (ча т-1 счетных состо ний), 14 (на q+1 счетных состо ний). 15 (на п-1 счетных состо ний), 16 (на р+1 счетных состо нии), схему ИЛИ 17 схему НЕ 18, схему ИЛИ 19, схемы НЕ 20 и 21 и схемы И 22 и 23The control unit 1 contains a master of the sizes of the matrices of the operands X, made in the form of counters 13 (clock-1 counting states), 14 (per q + 1 counting states). 15 (on p-1 counting states), 16 (on p + 1 counting states), scheme OR 17 scheme NOT 18, scheme OR 19, schemes NOT 20 and 21, and schemes 22 and 23
Кажда лини 3 m задержки содержит схему НЕ 24, счетчик 25 (на s-p-tn k-1 счетных состо ний) и оперативное запоминающее устройство (03V) 26 выход которого вл етс выходом линии 3 iTi пдерхч1оEach delay line 3 m contains a HE 24 circuit, a counter 25 (for s-p-tn k-1 counting states) and a random access memory (03 V) 26 whose output is the output of the iTi line 3 3
0000
ы о юs about you
Каждый цифровой фильтр 2.1-2.т содержит п регистров 27.1-27.П дл операндов X, п регистров 28,1-28.п дл операндов Н, п умножителей 29.1-29.п, п-входовый сумматор 30 и выход сумматора 30, который служит выходом дл одномерного цифрового фильтра.Each digital filter 2.1-2.t contains n registers 27.1-27.P for operands X, n registers 28.1-28.p for operands H, n multipliers 29.1-29.n, n-input adder 30 and output of adder 30 which serves as an output for a one-dimensional digital filter.
Сумматор 4 содержит m входов, где ,11 регистров 31.1-31.6,32.1-32.3,33.1- 33.2 1-го, 2-го и 3-го русов соответственно, 5 сумматоров 34.1-34.3, 35, 36 1-го, 2-го и 3-го русов соответственно и выход 12, вл ющийс также выходом сумматора 36 и одновременно выходом устройства,Adder 4 contains m inputs, where, 11 registers 31.1-31.6,32.1-32.3,33.1- 33.2 of the 1st, 2nd and 3rd Rus, respectively, 5 adders 34.1-34.3, 35, 36 of the 1st, 2- first and third Rus, respectively, and output 12, which is also the output of the adder 36 and at the same time the output of the device,
Устройство работает следующим образомThe device works as follows
Известна формула дл линейной двумерной сверткиKnown formula for linear two-dimensional convolution
m - 1 п - 1m - 1 p - 1
yst- 2 S hijxs-i.t-j, С1)yst- 2 S hijxs-i.t-j, C1)
I 0 J 0I 0 j 0
где hij, xs-i, t-j - операнды X и Н устройства.where hij, xs-i, t-j are the operands X and H of the device.
Внутренн сумма в выражении (1) представл ет собой одномерную линейную свертку и дл ее вычислени примен ютс цифровые фильтры 2.1-2.т. Дл вычислени внешней суммы в выражении (1) примен етс гп-входовой сумматор 4.The internal sum in expression (1) is a one-dimensional linear convolution, and 2.1-2.t digital filters are used to calculate it. To calculate the external sum in expression (1), an rp input adder 4 is used.
Дл подготовки устройства к работе необходимо записать последовательность коэффициентов - операндов Н, дл этого на вход 8 необходимо подать последовательность операндов Н, сопровождаемых тактовыми сигналами на входе 7.To prepare the device for operation, it is necessary to record a sequence of coefficients - the operands H, for this purpose, a sequence of operands H must be input to input 8, followed by clock signals at input 7.
Темп работы устройства определ етс тактовым сигналом на входе 5. После включени тактового сигнала на входе 5 устройство будет готово к работе только после того, как на выходе 10.1 по витс сигнал запроса начала последовательности операндов X (исключение составл ет первый сигнал на выходе 10.1, по вившийс после включени тактового сигнала на входе 5, его необходимо пропустить, так как устройство может оказатьс неготовым).The rate of operation of the device is determined by a clock signal at input 5. After turning on the clock signal at input 5, the device will be ready for operation only after output 10.1 shows a signal to request the start of a sequence of operands X (an exception is the first signal at output 10.1, widened after turning on the clock signal at input 5, it must be skipped, since the device may not be ready).
По запросу начала последовательности операндов X (выход 10.1) на входе 6 должен быть установлен первый операнд последовательности X - XOQ. После этого по запросу очередного операнда последовательности X (выход 9) на вход 6 должны поступать очередные операнды последовательностиAt the request of the start of a sequence of operands X (output 10.1) at input 6, the first operand of the sequence X - XOQ must be set. After that, at the request of the next operand of the sequence X (output 9), the next operands of the sequence should be sent to input 6
X: xoi, xo2Xpq. На выходе 12 устройстваX: xoi, xo2Xpq. Output 12 devices
по вл ютс элементы последовательности двумерной линейной свертки уоо, yoi....,ym+q-2,n+p-2, сопровождаемые тактовым сигналом на входе 5. Задержка во времени по влени элемента yoi на выходе 12 по отношению к моменту поступлени операнда xoi на вход 6 определ етс суммарной задержкой на одном одномерном цифровом фильтре и m-входовом сумматоре 4elements of the sequence of two-dimensional linear convolution appear, yoi ...., ym + q-2, n + p-2, followed by a clock signal at input 5. The delay in the appearance of the element yoi at output 12 relative to the moment of arrival operand xoi to input 6 is determined by the total delay on one one-dimensional digital filter and m-input adder 4
Устройство работает в конвейерном режиме . По окончании свертки одной последовательности операндов X устройство готово дл вычислени свертки с другой последовательностью X операндов, так что на выходе 12 после последнего элемента ym+q-i,n+p-2 одной последовательности двумерной ли0 нейной свертки у сразу следует элемент уоо следующей последовательности двумерной линейной свертки.The device operates in a conveyor mode. Upon completion of the convolution of one sequence of operands X, the device is ready to calculate the convolution with another sequence of X operands, so that at output 12 after the last element ym + qi, n + p-2 of one sequence of two-dimensional linear convolution, immediately follows an element of the following sequence of two-dimensional linear convolutions.
После загрузки операндов последовательности Н первый цифровой фильтр 2.1After loading the operands of the sequence H, the first digital filter 2.1
5 будет настроен на вычисление одномерной свертки с последовательностью операндов hoo,hoi,.,,,hon, котора записана в его регистрах 28.1-28.п. Соответственно второй цифровой фильтр 2.2 будет настроен на вы0 числение свертки с последовательностью5 will be configured to calculate a one-dimensional convolution with a sequence of operands hoo, hoi,. ,,, hon, which is recorded in its registers 28.1-28.p. Accordingly, the second digital filter 2.2 will be configured to calculate the convolution with the sequence
операндов rno,hnhin и т д., m-й цифровойThe operands rno, hnhin, and so forth, the m-th digital
фильтр 2.гп - с hmo, hmihmn.2.gp filter - with hmo, hmihmn.
Покажем, что, если в момент прихода начала последовательности операндов X воWe show that if at the moment of arrival the beginning of the sequence of operands X in
5 всех цифровых фильтрах регистры 27.1-27.п дл последовательности X операндов обнулены , во всех цифровых лини х задержки З.т записаны нули, в каждый такт на вход 6 устройства поступают операнды Х-матрицы5 of all digital filters, registers 27.1-27. For the sequence of X operands are zero, in all digital delay lines Z. zeros are written, X-matrix operands arrive at each input 6 of the device
0 Х°-//хц°//)И),1m+q-2; j 01n+p-2), котора читаетс справа налево и сверху вниз, причем в левом верхнем углу матрицы операндов Х° располагаетс матрица операндов X, а остальные элементы матрицы0 Х ° - // хц ° //) И), 1m + q-2; j 01n + p-2), which is read from right to left and from top to bottom, with the matrix of operands X located in the upper left corner of the matrix of operands X °, and the remaining elements of the matrix
5 операндов Х° - нули, то устройство будет вычисл ть элементы у последовательности двумерной линейной свертки. Действительно , пусть матрица операндов Х° уже частично считана, и на вход первого цифрового5 operands X ° are zeros, then the device will calculate the elements of the sequence of a two-dimensional linear convolution. Indeed, let the matrix of operands X ° is already partially read, and the input of the first digital
0 фильтра 2.1 поступает операнд Xs,t°, в этот момент на вход второго цифрового фильтра 2.2 поступает операнд Xs-i,t°, третьего - Xs-2,t° и т.д., на вход m-го цифрового цильтра 2.m - Xs-m+i,t°.0 filter 2.1 receives operand Xs, t °, at this moment operand Xs-i, t ° enters the input of the second digital filter 2.2, the third - Xs-2, t °, etc., and the input of the m-th digital cylinder 2 .m - Xs-m + i, t °.
5 Нумеру цифровые фильтры 2.1-2 m5 Number of digital filters 2.1-2 m
числами 0,1т-1, получим в соответствиеnumbers 0.1t-1, we get in accordance
с (1) на выходе f-ro цифрового фильтра ре зультат линейной сверткиwith (1) at the output of the f-ro digital filter, the result of a linear convolution
hijXs-i,t-j° (,1m-1). hijXs-i, t-j ° (, 1m-1).
Эти числа суммируютс на т-входовом сумматоре 4. в результате на выходе устройства получаем результат: элементы после- g довательности двумерной линейной свертки yst по формуле (1).These numbers are summed on the t-input adder 4. As a result, at the output of the device, we get the result: elements of the sequence of two-dimensional linear convolution yst by the formula (1).
Блок 1 управлени предназначен дл формировани последовательности матрицы операндов Х° в результате дополнени последовательности операндов матрицы XControl block 1 is designed to form a sequence of a matrix of operands X ° as a result of complementing the sequence of operands of a matrix X
нул ми. Счетчики 13 и 14 образуют счетчик столбцов матрицы операндов Х°, счетчикиzero mi. Counters 13 and 14 form a column counter of the matrix of operands X °, counters
15и 16 - счетчик строк матрицы операндов Х°. Счетчик 14 имеет q+1-счетное состо ние . Сигнал логического нул на выходе счетчика 14, который по вл етс при достижении q+1-ro состо ни , через схему И 22 обеспечивает по вление сигнала обнулени 15 and 16 - row counter of the matrix of operands X °. Counter 14 is in a q + 1 counting state. The logical zero signal at the output of the counter 14, which appears when q + 1-ro reaches the state, through the circuit 22 provides a zero signal
на выходе 11, а также прекращает прохождение через схему И 23 тактовых сигналов с входа 5 на выход 9 запроса очередного элемента .output 11, and also stops passing through the circuit And 23 clock signals from input 5 to output 9 of the request of the next item.
Кроме того, сигнал на выходе счетчикаIn addition, the signal at the output of the counter
14подключен к входу разрешени счета счетчика 13, а через схему НЕ 18 - к входу разрешени счета счетчика 14. Поэтому при его по влении счетчик 14 останавливаетс ,14 is connected to the enable input of the counter 13 and through the circuit NOT 18 to the enable input of the counter 14. Therefore, when it appears, the counter 14 stops,
а счетчик 13, имеющий т-1 счетных состо ний , начинает счет и отсчитывает т-1 тактов, в течение которых на вход последовательно- сти операндов X первого цифрового фильтра 2.1 поступают нулевые элементы последних т-1 столбцов каждой строки матрицы операндов Х°.and counter 13, having t-1 counting states, starts counting and counts t-1 cycles, during which the zero sequence of the last t-1 columns of each row of the X operands matrix is input to the input sequence of operands X of the first digital filter 2.1.
При достижении счетчиком 13т-1-госо- сто ни на его выходе по вл етс сигнал логического нул , который передаетс на выход схемы ИЛИ 17, устанавливает одновременно счетчики 13 и 14 в исходное состо ние и обеспечивает через схему НЕ- 21 по вление положительного фронта сигнала на тактовом входе счетчиков 15 и 16, что обеспечивает переход на следующую строку .When the 13t-1-state counter reaches the output, a logical zero signal appears at its output, which is transmitted to the output of the OR circuit 17, simultaneously sets the counters 13 and 14 to the initial state and provides, through the HE-21 circuit, the appearance of a positive front the signal at the clock input of the counters 15 and 16, which ensures the transition to the next line.
Аналогично работает счетчик строк мат- рицы операндов Х°, образованный счетчиками 15 и 16. Счетчик 16 имеет Р+1 счетных состо ний и отсчитывает первые р строк матрицы операндов Х°. При достижении P+1-ro состо ни сигнал на выходе счетчика Similarly, the row counter of the matrix of operands X °, formed by counters 15 and 16, works. Counter 16 has P + 1 counting states and counts the first p rows of the matrix of operands X °. When reaching the P + 1-ro state, the signal at the output of the counter
16через схему И 22 обеспечивает по вление сигнала обнулени на выходе 11, а также прекращает прохождение через схему И 23 тактовых сигналов с входа 5 на выход 9 запроса очередного операнда. При этом также счетчик 16 останавливаетс , а счетчик16, through the circuit, And 22 provides the occurrence of a zero signal at the output 11, and also stops passing the AND 23 clock signals from the input 5 to the output 9 of the request for the next operand. At the same time, the counter 16 also stops, and the counter
15начинает-счет. Счетчик 15, имеющий п-1 счетных состо ний, отсчитывает п-1 нулевых строк матрицы операндов Х°. При установке счётчика 15 в n-1-e состо ние, т.е. перед поступлением первого элемента .последней строки матрицы операндов Х°, на выходе 10.1 запроса начала последовательности операндов X по вл етс сигнал логического нул , свидетельствующий о запросе первого элемента новой последовательности операндов X.15 starts the score. Counter 15, having n-1 counting states, counts n-1 zero rows of the matrix of operands X °. When installing the counter 15 in the n-1-e state, i.e. before the arrival of the first element of the last row of the matrix of operands X °, at the output 10.1 of the query of the start of the sequence of operands X, a logical zero signal appears indicating the request of the first element of the new sequence of operands X.
Таким образом, перед приходом первого элемента новой последовательности операндов X во все цифровые линии задержкиThus, before the arrival of the first element of the new sequence of operands X in all digital delay lines
3.1-3,(т-1) и во все т цифровых фильтров будут записаны нулевые элементы, что необходимо дл нормальной работы устройства , а асе счетчики блока 1 управлени будут находитьс в исходных состо ни х.3.1-3, (t-1) and zero elements will be written to all m digital filters, which is necessary for normal operation of the device, and all the counters of control unit 1 will be in their original states.
Состо ни счетчиков 16 и 14 использованы дл управлени выборкой операнда последовательноси X: состо ни счетчика 16 (1,2,...,р) соответствуют номеру строки, аThe states of the counters 16 and 14 are used to control the sampling of the operand of the sequence X: the states of the counter 16 (1,2, ..., p) correspond to the line number, and
состо ни счетчика 14 (1,2q) - номеруcounter 14 (1,2q) - number
столбца матрицы операндов X, который должен в этот момент поступать на вход 6 последовательности операндов X.column of the matrix of operands X, which must at this moment arrive at the input 6 of the sequence of operands X.
Цифрова лини З.т задержки, изображенна на фиг.З, работает следующим образом .Digital delay line Z., shown in FIG. 3, works as follows.
В течение положительного полупериода тактового сигнала, который инвертируетс схемой НЕ 24, происходит запись данных, установленных на входе ОЗУ. По окончании положительного полупериода тактового сигнала значение счетчика 25 увеличиваетс на единицу и происходит чтение данных из ОЗУ 26 по новому адресу, Поскольку счетчик 25 имеет s счетных состо ний и выход счетчика соединен с входом установки начального состо ни счетчика, то за состо нием s следует первое состо ние . Адрес данных ОЗУ 26 определ етс значением счетчика, поэтому данные, записанные в ОЗУ 26, по в тс на выходе с задержкой на s тактов.During the positive half cycle of the clock signal, which is inverted by the NOT 24 circuit, the data set at the RAM input is recorded. At the end of the positive half cycle of the clock signal, the value of counter 25 is increased by one and data is read from RAM 26 to a new address. Since counter 25 has s counting states and the counter output is connected to the installation input of the initial state of the counter, the first condition. The data address of RAM 26 is determined by the value of the counter, therefore, the data recorded in RAM 26 is outputted with a delay of s ticks.
Каждый цифровой фильтр 2. ,т работает так, как в прототипе.Each digital filter 2., t works as in the prototype.
Сумматор 4 разбит на русы. Но первом русе m чисел на входе запоминаютс в m регистрах 31.1-31.6 и попарно суммируютс на сумматорах 34.1-34.3, результаты суммировани запоминаютс в регистрах 32.1- 32.2 второго руса и снова попарно суммируютс и т.д. На последнем 3-м русе суммируютс два числа (на фиг.5 ). Если же дл какого-то числа не находитс пары, то оно переноситс в регистр следующего руса без изменений. Дл синхронизации работы всех регистров сумматора 4 их тактовые входы соединены с входом 5 тактового сигнала последовательности операндов X.Adder 4 is divided into Russ. But to the first russa, the m input numbers are stored in m registers 31.1-31.6 and summed up in pairs on adders 34.1-34.3, the results of the summation are stored in registers 32.1- 32.2 of the second rus and again in pairs, and so on. On the last 3rd tier, two numbers are summed up (in Fig. 5). If for some number there is no pair, then it is transferred to the next rus register unchanged. To synchronize the operation of all registers of the adder 4, their clock inputs are connected to the input 5 of the clock signal of the sequence of operands X.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864084035A SU1681309A1 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Linear convolver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864084035A SU1681309A1 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Linear convolver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1681309A1 true SU1681309A1 (en) | 1991-09-30 |
Family
ID=21243837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864084035A SU1681309A1 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Linear convolver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1681309A1 (en) |
-
1986
- 1986-06-27 SU SU864084035A patent/SU1681309A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Клингман Э. Проектирование специализированных микропроцессорных систем. М.: Мир, 1985, с.216-217. Heuft R.W., Little W.D. Convolution Computer/IEEE Transaction on Computer, с 29, . 1980, p.738-740. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS5931096B2 (en) | time of event recorder | |
SU1681309A1 (en) | Linear convolver | |
SU1211754A1 (en) | Device for calculating inverse matrix | |
SU1034188A1 (en) | Versions of threshold element | |
SU951991A1 (en) | Computer | |
SU1476488A1 (en) | Fast real fourier transform computer | |
SU1388857A1 (en) | Device for logarithming | |
SU1472901A1 (en) | Function generator | |
SU1471200A1 (en) | Systolic processor for signal digital processing | |
SU1737464A1 (en) | Digital filter | |
SU1061151A1 (en) | Device for computing coufficients of discrete haar transform | |
SU1656554A1 (en) | Rank filtration computer | |
SU1411775A1 (en) | Device for computing functions | |
SU614434A1 (en) | Arrangement for collecting information from discrete sensors | |
SU1180883A1 (en) | Calculating device | |
SU1290303A1 (en) | Device for dividing decimal numbers | |
SU1430965A1 (en) | Device for computing convolution | |
SU1594562A1 (en) | Processor of fast hartley-fourier transform of material sequences | |
SU1368978A2 (en) | Threshold element | |
SU1474629A1 (en) | Quadratic function computing device | |
SU1411777A1 (en) | Device for performing fast fourier transform | |
SU1709293A2 (en) | Device for information input | |
SU765881A1 (en) | Analogue storage | |
SU1444821A1 (en) | Device for forming random number histogram | |
SU1605244A1 (en) | Data source to receiver interface |