SU717780A1 - Fourier coefficient computing arrangement - Google Patents

Fourier coefficient computing arrangement Download PDF

Info

Publication number
SU717780A1
SU717780A1 SU772524669A SU2524669A SU717780A1 SU 717780 A1 SU717780 A1 SU 717780A1 SU 772524669 A SU772524669 A SU 772524669A SU 2524669 A SU2524669 A SU 2524669A SU 717780 A1 SU717780 A1 SU 717780A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
registers
block
output
memory
input
Prior art date
Application number
SU772524669A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Дмитриевич Генкин
Виктор Сергеевич Голубев
Александр Яковлевич Куно
Олег Борисович Скворцов
Виталий Иванович Шагурин
Original Assignee
Государственный Научно-Исследовательский Институт Машиноведения Им. Акад. А.А.Благонравова
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный Научно-Исследовательский Институт Машиноведения Им. Акад. А.А.Благонравова filed Critical Государственный Научно-Исследовательский Институт Машиноведения Им. Акад. А.А.Благонравова
Priority to SU772524669A priority Critical patent/SU717780A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU717780A1 publication Critical patent/SU717780A1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровой аппаратуре для спектрального анализа радиотехнических и акустических сигналов, в высокоскоростных цифровых фильтрах, устройствах 5 для вычисления корреляций и для вычисления коэффициентов Фурье. Известно устройство, в котором задача повышения быстродействия решается за счетвычиспениячастичных сумм на четырех процессорах 1 .The invention relates to the field of computer technology and can be used in digital equipment for spectral analysis of radio engineering and acoustic signals, in high-speed digital filters, devices 5 for calculating correlations and for calculating Fourier coefficients. A device is known in which the task of increasing speed is solved by calculating partial sums on four processors 1.

Однако такое техническое решение позволяет повысить быстродействие лишь 'в 4 раза за счет пропорционального увеличения объема аппаратуры. Κρόме того, скорость вычислений ограничена в этом устройстве быстродействием оперативного запоминающего устройства.However, such a technical solution makes it possible to increase speed only by a factor of 4 due to a proportional increase in the volume of equipment. Όρό Moreover, the computation speed is limited in this device by the speed of random access memory.

Наиболее близким техническим решением к данному предложению является м устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен со входом устройства, управляющий - с выходом первого генепамяти, где N - количество коэффициентов Фурье, постоянный запоминающий блок, вход которого соединен с первым выходом блока управления, выход - с первой группой входов арифметического блока [2 J.The closest technical solution to this proposal is m unit for calculating the Fourier coefficients, comprising analog-to-digital converter having an information input connected with the input device control - with the output of the first genepamyati where N - number of Fourier coefficients, the constant storing unit, which is connected to the input with the first output of the control unit, the output with the first group of inputs of the arithmetic unit [2 J.

Данное устройство имеет память, состоящую из блоков регистров сдвига. Первый блок состоит из К параллельно включенных регистров сдвига’емкостью бит. каждая (К-разрядность чисел). Второй - из двух субблоков, содержащих по К регистров емкостью -j- бит и т.д. Последний блок содержит N субблоков по К одноразрядных регистров. Арифметическое устройство вычислителя' имеет распределенную структуру и разбито на ЁофМарифметических устройств (АУ), каждое из которых обслуживает один блок памяти, причем, на входы каждого из АУ подаются операнда с выхода и входа соответствующего блока памяти иThis device has a memory consisting of blocks of shift registers. The first block consists of K parallel-connected shift registers with a bit capacity. each (K-digit capacity of numbers). The second - of two subunits containing K registers with a capacity of -j- bits, etc. The last block contains N subunits of K single-bit registers. The arithmetic device of the calculator 'has a distributed structure and is divided into EofMarithmetic devices (AU), each of which serves one memory block, moreover, the operand from the output and input of the corresponding memory block is fed to the inputs of each AU

4717780 значение вектора поворота, хранящегося в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Выбор необходимого значения вектора поворота.осуществляется с помощью устройства управления. Сдвиг информации в регистрах происходит с частотой аналого-цифрового преобразователя (АЦП) при подаче на все регистры импульсов тактового генератора (ТГ) АЦП.4717780 value of the rotation vector stored in read-only memory (ROM). The choice of the required value of the rotation vector is carried out using the control device. The shift of information in the registers occurs with the frequency of the analog-to-digital converter (ADC) when applying to all the pulse registers the clock generator (TG) of the ADC.

Принцип действия вычислителя предусматривает, что в течение первых тактов ТГ, когда заполняется первый блок памяти, все блоки А У бездействуют/ далее, на протяжении -^-тактов работает лишь первый блок АУ, обрабатывающий отсчеты, содержащиеся fe первом блоке памяти. Затем в течение -g- тактов работают первый и второй блоки распределенного А У и т.п. Все' блоки АУ работают только в интервале между отсчетами входной реализации с номерами N — 1 и Н . Причем на этом интервале АУ выполняет порядка N операций умножения и сложения комплекс· ных чисел, что ограничивает быстродействие устройства в реальной масштабе времени и требует значительных аппаратурных затрат. Таким образом, недостатком известного устройства является недостаточное быстродействие и значительное количество аппаратуры. 'The principle of operation of the calculator provides that during the first clock cycles of the TG, when the first memory block is filled, all AU blocks are inactive / further, during - ^ - clock cycles only the first AU block works, processing the samples contained in the first memory block. Then, during the -g- cycles, the first and second blocks of the distributed AU work, etc. All AU blocks work only in the interval between samples of the input implementation with numbers N - 1 and H. Moreover, on this interval AU performs about N operations of multiplication and addition of complex numbers, which limits the speed of the device in real time and requires significant hardware costs. Thus, a disadvantage of the known device is the lack of speed and a significant amount of equipment. ''

Цель предлагаемого изобретения заключается’ в устранении указанных недостатков, в увеличении быстродействия.The purpose of the invention is ’to eliminate these drawbacks, to increase performance.

Цель изобретения достигается тем, что устройство содержит второй генератор импульсов, первый и второй переключатели, группу буферных регистров/ первый и второй коммутаторы и дешифратор, причем выход второго генератора импульсбв подключен к первым входам первого и второго переключателя и первому управляющему входу арифметического блока, второй вход первого переключателя соединен с выходом первого генератора импульсов, выход - с управляющим входом группы буферных регистров, информационных Вход которого сое динен с выходом аналогово-цифрового преобразователя, выход группы буферных регистров соединен со входом первого регистра памяти, управляющий вход которого соединен с выходом второго переключателя, второй вход которого подключен к первому выходу дешифратора, выходы регистров памяти соединены со входами первого коммутатора, управляющий вход которого соедиί нен со вторым выходом блока управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к управляющим входам дешифратора и второго коммутатора, вход блока управления соединен с первым выходом арифметического блока, второй выход которого соединен со входом второго коммутатора, выходы которого подключены к I управляющим входам регистров памяти группы, информационные входы которых подключены к выходам дешифратора.The purpose of the invention is achieved in that the device comprises a second pulse generator, first and second switches, a group of buffer registers / first and second switches and a decoder, and the output of the second pulse generator is connected to the first inputs of the first and second switch and the first control input of the arithmetic unit, the second input the first switch is connected to the output of the first pulse generator, the output to the control input of a group of buffer registers, information input of which is connected to the analog output level converter, the output of the group of buffer registers is connected to the input of the first memory register, the control input of which is connected to the output of the second switch, the second input of which is connected to the first output of the decoder, the outputs of the memory registers are connected to the inputs of the first switch, the control input of which is connected to the second output of the block control, the third and fourth outputs of which are connected respectively to the control inputs of the decoder and the second switch, the input of the control unit is connected to the first output ari meticheskogo unit, the second output of which is connected to the input of the second switch, the outputs of which are connected to the I control inputs of memory registers group information inputs of which are connected to the outputs of the decoder.

Структурная схема устройства вычисления коэффициентов Фурье дана на чертеже. Устройство содержит групп регистров памяти 1, информационный вход устройства! - 2, постоянный запоминающий блок(ПЗБ) -.3, блок управления- 4, аналогово-цифровой преоб1 разователь (АДП) - 5, первый генератор импульсов 6, группа буферных регистров - 7, переключатели 8, 9, арифметический блок 10, коммутаторы 11, 12, дешифратор 13, генератор импульсов 14.The block diagram of the device for calculating the Fourier coefficients is given in the drawing. The device contains groups of memory registers 1, the information input of the device! - 2, read-only memory (PZB) -.3, control unit-4, analog-to-digital converter 1 repeater (ADP) - 5, first pulse generator 6, group of buffer registers - 7, switches 8, 9, arithmetic unit 10, switches 11, 12, decoder 13, pulse generator 14.

Группа буферных регистров 7 и первая группа регистров памяти 1 имеют количество регистров,’ равное числу разрядов кода на выходе АДП. Вторая группа регистров памяти 1 имеет две группы регистров, каждая из которых также содержит количество регистров, равное разряднбсти АЦП. В третьем блоке таких групп - четыре, в четвертом 8 и т.д.The group of buffer registers 7 and the first group of memory registers 1 have the number of registers ’equal to the number of bits of the code at the ADP output. The second group of memory registers 1 has two groups of registers, each of which also contains the number of registers equal to the ADC bit. In the third block of such groups - four, in the fourth 8, etc.

Длина буферных регистров и регистров первого блока памяти составляет N разрядов, причем, в регистрах первого блока имеется отвод от ячейки с номером^ . Длина регистров второго блока третьего -у- и т.д.The length of the buffer registers and registers of the first memory block is N bits, and in the registers of the first block there is a tap from the cell with the number ^. The length of the registers of the second block of the third is -u, etc.

Устройство работает следующим образом. Входная реализация в аналоговой форме- непрерывно поступает на вход АЦП 5. С выхода АЦП 5 дискретные отсчеты с частотой первого тактового генератора 6 в параллельном коде загружаются в буферные регистры, переключатель 8 при этом обесценивает подачу сигналов первого тактового генератора 6 на синхронизирующий вход группы буферных регистров 7. В тот момент, когда на вход группы буферных регистров поступает отсчет с номером Ы , срабатывают переключатели 8 и 9 и синхронизирующие входы блока буферных регистров первого блока памяти подключаются к выходу второго тактового генератора 14, частота которого выбирается с таким расчетом, чтобы в паузе между последним отсчетом предыдущей реализации и первым отсчетом последующей реализации содержимое группы буферных регистров 7 переписалось в первый регистр памяти 1. После этого переключатель 8 вновь подключает синхронизирующие входы блока буферных регистров 7 к выходу тактового генератора и этот блок готов к приему из АЦП отсчетов следующей реализации. Одновременно переключатель 9 подсоединяет синхронизирующие входы , первого блока регистров памяти 1 к выходу дешифратора 13, а блок управления формирует адрес коммутатора и ПЗБ, соответствующие первым операндам для вычисления. На первом этапе вычислений адрес коммутатора соответствует выходам первого блока регистров памяти и отводам от их ячеек с номерами . Указанные операнды подаются через коммутатор 11 на входы АУ, которое с высокой скоростью, обусловленной частотой генератора 14 выполняет стандартную операцию умножения одного из операндов на вектор поворота и сложения произведения с другим операндом. После выполнения стандартной операции на синхронизирующем выходе АУ 10 формируется импульс управления (ИУ) , сигнализирующий о готовности АУ к следующей операции. Воздействием этого импульса АУ генерирует адрес мультиплексора, соответствующий входам блока регистров памяти и адрес дешифратора 13, с выхода которого поступает сигнал сдвига, на регистры второго ~~ ким образом, в этот зультаты вычислений блока. Одновременно адреса коммутатора адрес дешифратора для сдвига информации в первом блоке памяти 1. После этого на вход арифметического блока 10 поступают операнды для выполнения следующей стандартной операции. Описанная процедура выполняется раз, пока не заполнятся регистры второго блока памяти. После этого А У аналогичным образом производит операции с данными, содержащимися в первом и втором блоках памяти, снимая соответствующие 7 операнды с входов и выходов регистров. При этом результат стандартной операции над данными первого блока заносится во второй блок, вытесняя хранящиеся в нем операнды, которые в свою очередь поступают на арифметический блок, а блока памяти. Табпок заносятся реарифметического БУ (4) формирует Ни ПЗБ 3, а также 6 результат вычислений над ними заносится в третий блок. После NEo^N интеграций в регистрах последнего блока па-, пяти содержатся N коэффициентов Фурье, которые могут быть последовательно извлечены с частотой генератора 14 за время равное паузе между отсчетами входной реализации. При выборе элементной базы, обеспечивающей время умножения порядка 200 нс. Описанное устройство способно в реальном масштабе времени выполнять преобразования Фурье от 1024 точек за время порядка 2 мс. Для того, чтобы получить такое быстродействие в устройстве - прототипе, при равной сложности арифметического устройства необходимо использовать элементы, менее пичить обеспечивающие время умножения нс, или пропорционально увеобъем аппаратуры в А У.The device operates as follows. The input implementation in analog form - is continuously fed to the input of the ADC 5. From the output of the ADC 5, discrete samples with a frequency of the first clock 6 in parallel code are loaded into the buffer registers, switch 8 depreciates the supply of signals from the first clock 6 to the synchronizing input of the buffer register group 7. At the moment when the count with the number S is received at the input of the buffer register group, switches 8 and 9 are activated and the synchronizing inputs of the buffer register block of the first memory block are connected to the output of the second clock generator 14, the frequency of which is selected so that in the pause between the last count of the previous implementation and the first count of the next implementation, the contents of the group of buffer registers 7 are transferred to the first memory register 1. After that, switch 8 reconnects the synchronization inputs of the block of buffer registers 7 to the output of the clock generator and this unit is ready to receive from the ADC samples of the next implementation. At the same time, the switch 9 connects the synchronizing inputs of the first block of memory registers 1 to the output of the decoder 13, and the control unit generates the address of the switch and the safety control module corresponding to the first operands for calculation. At the first stage of calculations, the address of the switch corresponds to the outputs of the first block of memory registers and taps from their cells with numbers. These operands are fed through a switch 11 to the inputs of the AU, which, with a high speed due to the frequency of the generator 14, performs the standard operation of multiplying one of the operands by the rotation vector and adding the product to the other operand. After performing the standard operation, a control pulse (IU) is generated at the synchronizing output of AU 10, signaling that the AU is ready for the next operation. By the action of this pulse, the AU generates the multiplexer address corresponding to the inputs of the memory register block and the address of the decoder 13, from the output of which a shift signal is supplied to the registers of the second ~ this way, as a result of the block calculations. At the same time, the address of the switch is the address of the decoder for shifting information in the first memory block 1. After that, operands are received at the input of the arithmetic block 10 to perform the following standard operation. The described procedure is performed once until the registers of the second memory block are full. After that, AU similarly performs operations with data contained in the first and second memory blocks, removing the corresponding 7 operands from the inputs and outputs of the registers. In this case, the result of the standard operation on the data of the first block is entered into the second block, displacing the operands stored in it, which, in turn, enter the arithmetic block, and the memory block. The tabs are entered by the rearithmetic control unit (4); Ni PPZ 3 forms, as well as 6, the result of the calculations above them is entered in the third block. After NEo ^ N integrations, the registers of the last block of pa-, five contain N Fourier coefficients, which can be sequentially extracted with a generator frequency of 14 for a time equal to the pause between samples of the input implementation. When choosing an element base providing a multiplication time of the order of 200 ns. The described device is capable of real-time Fourier transforms from 1024 points in a time of the order of 2 ms. In order to get such a speed in a prototype device, with equal complexity of the arithmetic device, it is necessary to use elements that less than provide the time of multiplication ns, or in proportion to the volume of the equipment in A U.

мула изобретения·invention mule

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР1. USSR author's certificate № 421994, кл. & 06 F 15/34, 19J71.No. 421994, cl. & 06 F 15/34, 19J71. 2.ПатентСША № 3816729. кл. 235-156 от 11.06.742. US patent number 3816729. class. 235-156 from 11.06.74 xfc SfS :i ffl:; S -a«:ass: : 9B xfc SfS: i ffl :; S -a ": ass:: 9B
SU772524669A 1977-09-12 1977-09-12 Fourier coefficient computing arrangement SU717780A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772524669A SU717780A1 (en) 1977-09-12 1977-09-12 Fourier coefficient computing arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772524669A SU717780A1 (en) 1977-09-12 1977-09-12 Fourier coefficient computing arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU717780A1 true SU717780A1 (en) 1980-02-25

Family

ID=20725007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772524669A SU717780A1 (en) 1977-09-12 1977-09-12 Fourier coefficient computing arrangement

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU717780A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4354249A (en) Processing unit for multiplying two mathematical quantities including at least one complex multiplier
US4547862A (en) Monolithic fast fourier transform circuit
KR890002756A (en) Data processing accelerator
US4692888A (en) Method and apparatus for generating and summing the products of pairs of numbers
SU717780A1 (en) Fourier coefficient computing arrangement
SU911516A1 (en) Device for computing complex number absolute value
RU2097828C1 (en) Programmable digital filter
SU640290A1 (en) Square rooting arrangement
SU617744A1 (en) Fourier discrete-analogue converter
SU682895A1 (en) Apparatus for computing exponential functions
SU1141422A2 (en) Device for determining phase of spectrum components of analyzed signal
SU734669A1 (en) Converter of proper binary fraction into binary-decimal fraction and integer binary-decimal numbers into binary numbers
SU491946A1 (en) Root degree extractor
SU1718215A1 (en) Device to perform vector-scalar operations over real numbers
SU798862A1 (en) Device for solving simultaneous linear equations
SU997034A1 (en) Device for computing square root from the sum of squares of two numbers
SU1119006A1 (en) Device for dividing numbers
SU666556A1 (en) Device for spectral analysis of signals
SU1103236A1 (en) Data loding device
SU690478A1 (en) Arrangement for sequential multiplying of n-digit binary codes
SU792261A1 (en) Digital apparatus for calculating trigonometric coefficients
SU1156069A1 (en) Device for scaling digital differential analyser
SU1238064A1 (en) Device for extracting square root
SU955035A1 (en) Computing device
SU864277A1 (en) Device for discriminating arbitrary-weight binary code combinations