SU972517A1 - Устройство дл выполнени быстрого преобразовани Фурье - Google Patents

Description

Изобретение „относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может .быть использовано в аппарате, осуществл ющем спектральную обработку электрических сигналов в реальном масштабе времени. Известно устройстводл  выполнени  быстрого преобразовани  Фурье, содержащее четыре сумматора, три мн жительных блока, два сумматора-вычи тател , четыре регистра L-4 Недостатком устройства  вл етс  большое количество оборудовани , так как дл  выполнени  каждой арифметической операции оно содержит отдельный блок. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  выполнени  быстрого пре образовани  Фурье,.содержащее шесть .входных регистров, блок управлени , коммутатор, сумматор, два регистра суммы, коммутатор сомножителей, блок умножени , четыре регистра произве-г дений 12. Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие, поскольку в нем последовательно выполн ютс  четыре операции умножени . Целью изобретени   вл етс  повы- шение быстродействи  устройства. , Поставленна  .цель достигаетс  тем, что устройство дл  выполнени  быстрого преобразовани  Фурье, содержащеег шесть входных регистров, входы которых  вл ютс  информационными входами устройства, блок управлени , первый коммутатор, первый сумматор , первый и второй регистры суммы , причем выходы первого и второго входных регистров подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого кокмутатора, управл киций вход первого коммутатора слагаемых подключен к первому выходу блока управлени , выход первого коммутатора слагаемых подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к входам первого и второго регистров суммы, содержит второй, третий, четвертый и п тый коммутаторы, второй сумматор, третий, четвертый, п тый и шестой регистры суммы, квадратор, причем выход второго входного регистра подключен к первому информационному .входу второго коммутатора и первому информационному входу п того коммутатора , выход третьего входного регистрс-i подключен к первым информационным входам третьего и четвертого коммутаторов, выход четвертого входного регистра подключен к третьему информационному входу первого коммутатора и вторым информационным входам второго и п того коммутаторов выход п того входного регистра подключен к вторым информационным входам третьего и четвертого коммутаторов , выход шестого входного регист ра подключен к третьему информационному входу второго коммутатора, выход третьего коммутатора подключен к второму входу первого сумматора, выходы второго и четвертого коммутаторов подключены соответственно к первому и второму входам второго сум матора, выход первого cyjviMaTopa подключен к входу третьего регистра суммы, выход второго сумматора подключен к входам четвертого, п того ишестого регистров суммы,.выход первого регистра суммы подключен к третьим информационным входам четвер того и п того коммутаторов, выход второго регистра суммы подключен к третьему информационному входу треть его коммутатора, выход третьего регистра суммы подключен к четвертым информационным входам первого и п того коммутаторов, выход четвертог регистра суммы подключен к п тому информационному входу первого комму татора и к четвертому информационному входу четвертого коммутатора, выход п того регистра суммы подключе к п тым информационным входам четвер того и п того коммутаторов, выход шестого регистра суммы подключен к шестым информационным входам первог и п того коммутаторов, выход п того коммутатора подключен к входу квадратора , выход которого подключен к четвертым информационным входам вто рого и третьего коммутаторов, второ третий, четвертый и п тый выходы бл ка управлени  подключены к управл ю щим входам BToppio, третьего, четвертого и п тог9 коммутаторов соответственно , выходы первого, третьег четвертого и шестого регистров суммы  вл ютс  информационньп ш выходам устройства. Кроме того, блок управлени  состоит из счетчика и дешифратора, причем счетный вход счетчика  вл ет тактовымвходом устройства, выход счетчика подключен к входу дешифратора , выходы деши-фратора  вл ютс  выходами блока управлени . На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  выполнени  быстрого преобразовани  Фурье на фиг. 2 - функциональна  схема блока управлени . Устройство содержит входные регистры 1-6, входы 7-12 которьрг  вл  ютс  информационными входами устройства , блок 13 управлени , коммутатор 14, квадратор 15, коммутаторы 16-19, сумматоры 20 и 21, регистры суммы 22-27, выходы 28-31 которых  вл ютс  информационными выходами устройства. Блок управлени  13 состоит из счетчика 32, дешифратора 33, причем счетный вход 34 счетчика  вл етс  тактовым входом устройства. В устройстве выполн ютс  следующие операции ReA-H ReAj+R KA.UA:- + I f в е lmB.,-.-pVAy-l где А - первое комплексное число; BJ - второе комплексное число. Величины R и I определ ютс  по известным формулам - r.,- + , где (-J -г-р) , N - объем выборки . Величины R и I с учетом того, что (ReW)2-+( )i 1 ,а также того, что произведение двух чисел А и В можно представить в виде АВ (A+B), наход тс  в соответствии с формулами .) ,)-М )-(-.)Ч, . 3- ( (vvibj Rew)- -(. , Квадратор 15 представл ет собой табличную пам ть. В каждой  чейке пам ти хранитс  половина квадрата числа,  вл ющегос  адресом  чейки. Длительность такта .определ етс  cyMTviapHbiM временем обращени  к квадратору , временем суммировани  и временем задержки сигналов на коммутаторе 14 и одном из коммутаторов 16-19. В первом такте работы устройства в регистры 1-G записываютс  исходные данные , RgW, , ж tjj, A.Соответственно. Во втором такте по адресу Re В j из кв.адратора 15 извлекаетс  число (RgB: ), которое через коммутатор 18 слагаемых подаетс  на сумматор 21. Одновременно через коммутаторы 16, 17 и 19 на сумматор 20 подаютс  слагаемые и RgV/, а на сумматор 21 - посто нна  величина 0,5. Результаты суммировани  поступают в регистры суммы 23 и 27 соответственно.

В третьем такте.в квадраторе 15 по поступающему с регистра суммы 23 адресу определ етс  число ( Rg Bj +RpW) которое затем на сумматора 21 складываетс  с поступающим через коммутатор 19 с регистра суммы.27 значеtl i т (RgB;) +0,5j. Полученна 

сумма записываетс  в регистр суммь1 26. Одновременно на сумматоре 20 определ етс  разность чисел и 1у„У, поступающих с входных регистров 4 и 5 через коммутаторы 16 и 17 и записываетс  в регистр .суммы 22.

В течение четвертого такта из содержимого регистра суммы 26 на сум маторе 21 вычитаетс  определ емое в квадраторе 15 число (1,„В;). одновременно на сумматоре 20 это же число суммируетс  с содержимым регистра суммы 27, Полученные значеНИН записываютс  в регистры суммы 23 и 25.

В п том такте работы устройства по содержимому регистра суммы 22 в квадраторе 15 определ етс  число ( wW), которое затем на сумматоре 20 складываетс  с содержимьам регистра суммы 23. Результат (величина R) записываетс  в регистр суммы 24. Одновременно через коммута.торы 18 и 19 на сумматор 21 посту- . пают значени  RgB Hlyy,W, результат суммировани  записываетс  в регистр суммы 27.

В шестом такте по содержимому регистра 27 в квадраторе 15 определ етс  число (RgBj+I W)-, которое затем на сумматоре 20 складываетс  с поступающим через коммутатор 16 содержимым регистра 25, вз тым с обратным знаком. Результат записываетс  в регистр 22. одновременно с этим через коммутаторы 18 и 19 на сумматор 21 поступают значени  и RgW с входных регистров 4 и 2 Результат суммировани  записываетс  в регистр 26.

В седьмом такте формируетс  первый конечный результат вычислений этого на сумматоре 20 складываютс  содержимое входного регистра 1 и регистра суммы 24. Конечный результат записываетс  в регистр 23. Одновременно с этим по содержимому регистра 26 в квадраторе 15 находитс  значение (), поступающеё затем на суматор 21, где складываетс  с поступающим через коммутатор 19 содержимым регистра 22 Полученный результат (величина I), записываетс  в регистр 27. .

В течение следующего такта на сумматор 20 через коммутаторы 16 и 17 поступают соответственно содержимое входного регистра К величина RgA.,-) и содержимое регистра 24 (величина R

вз тое с обратным знаком. На сумматор 21 через коммутаторы 18 и 19 поступают содержимое входного регистра 6 (величина и содержимое регистра 27 (величина I). Таким . o6pa3ONf, формируютс  конечные результаты Rg В.-. и ,A.,v , которые записываютс  в регистры сумгиы 22 и 25 соответственно.

В дев том такте работы устройства на сумматоре 21 складываютс  содержимое входного регистра 6 (1„А; ) и содержимое регистра 27 (1), вз тое с обратным знаком. Полученное значение .., записываетс  в регистр 26

Технический эффект от использовани  устройства заключаетс  в повышении быстродействи .

Базова  операци  быстрого преобразовани  Фурье в известном устройстве выполн етс  за 8 тактов, причем длительность, такта равна длительност операции умножени  двух действительных чисел. Базова  операци  быстрого преобразовани  Фурье в данном устройстве выполн етс  за 9 тактов, причем длительность такта равна длительности операции сложени  (или вычитани ).

Выигрыш в быстродействии Н определ етс  из выражени 

3- tyw

1.

Н

9 tc8

врем  выполнени  операции .

SMде умножени  над действительными числами;

свврем  выполнени  операции сложени  (или вычитани ) над действительными числами,

формула изобретени 

Claims (2)

1. Устройство дл  выполнени  быстрого преобразовани  ;Фурье, содержащее шесть входных регистров, входы которых  вл ютс  информационными входами устройства7 блок управлени , первый коммутатор, первый сумматор, первый и второй регистры сумгды, причем выходы первого и второго входных регистров подключены соответственно к первому и второму информгщионным входам первого коммутатора, управл ющий вход первого коммутатора слагаемых подключен к первому выходу блока управлени , выход первого коммутатора слагаемых подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к входам первого и второго регистров суммы, о т л и ч а ю щ .е е с Я тем, что, с целью повыаени  быстродействи , оно содержит второй, третий, четвертый и п тый коммутаторы, второй сумматор, .третий, четвертый, п тый и шестой

регистры суммы, квадратор, причем выход второго входного регистра подключен к первому информационному входу второго коммутатора и первому информационному входу п того коммутатора , выход третьего входного регистра подключен к первым информационным входам третьего и четвертого коммутатора, выход четвертого входного регистра подключен к третьему информационному входу первого коммутатора и вторым информационным входам второго и п того коммутаторов, выход п того входного регистра подключен к вторым.информационным входам третьего и четвертого коммутаторов , выход luecToro входного регистра подключен к третьему информационному входу второго коммутатора, выход третьего коммутатора подключен к второму входу первого сумматора, выходы втсфого и четвертого коммутаторов подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход первого сумматора подключен к входу третьего регистра суммы, второго сумматора подключен к входам четвертого, п того и шестого регистров суммы, выход первого регистра суммы подключен к третьим информационным входам четвертого и п того коммутаторов, выход второго регистра суммй подключен к третьему информационному вкоду -третьего коммутатора, выход третьего регистра суммы подключен к четвертым информационным входам первого и п того коммутаторов, выход четвертого

рёгистра суммы подключен к п тому информационному входу первого коммутатора и к четвертому информационному входу четвертого коммутатора, выход п того регистра суммы подключен к п тым информационным входам четвертого и п того коммутаторов, выход шестого регистра суммы подключен к шестым информационным входам первого и п того коммутаторов, выход п того коммутатора подключен к входу квадратора, выход которого подключен к четвертым информационным входам второго и третьего коммутаторов , второй, третий, четвертый и п тый выходы блока управлени  подключены к управл ющим входам второго, третьего, четвертого и п того коммутаторов соответственно, выходы первого, третьего, четвертого

и шё стого регистров суммы  вл ютс  информационными выходами устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и чающеес  тем, что блок управлени  состоит из счетчика и дешифратора/ причем счетный вход счетчика  вл етс  тактовым входом устройства , выход счетчика подключен к. входу дешифратора, выходы деишфратора  вл ютс  выходами блока управлени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 656070, кл. G 06 F 15/332, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

598085, кл. G 06 F 15/332, 1979 (прототип).

/2

8

28

Hdjijlf Ябл.Ю ИбйЛ Нб/I.W КВлЮ