Устройство для вычисления быстрого преобразования фурье

Устройство для вычисления быстрого преобразования фурье

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ш1 467356

Союз Советск

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.03.74 (21) 2007367/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 06.08.75 (51) М. Кл. G 06f 15, 34

Государственный комитет совета министров ССср оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.323(088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Гречишников, А. К. Степанян и И. Г. Чалабов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕИИЯ БЫСТРОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для расчета в реальном масштабе времени спектральных компонентов сложного многочастотного колебания.

Известны арифметические устройства для для вычисления быстрого преобразования

Фурье (БПФ), содержащие регистры реальной и мнимой частей комплексного весового коэффициента, регистр вещественной части числа, регистр мнимой части числа, первый и второй сумматоры с запоминанием переноса.

Известные устройства сложны и обладают недостаточным быстродействием. Эти отрицательные свойства являются следствием того, что суммы поразрядных произведений при перемножении формируются каждый раз заново, что требует соответствующего времени и оборудования.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит два сумматора чисел, входы каждого из которых подключены к первому и второму информационным входам устройства, и три логических блока, первые входы первого и второго логических блоков соединены соответственно с выходами первого и второго сумматора чисел, вторые, третьи и четвертые входы подключены соответственно к выходам первого и второго регистров чисел и выходу третьего логического блока, входы которого соединены с выходами регистров реальной и мнимой частей комплексного весового коэффициента, выходы первого и второго логических блоков подключены соответственно ко вторым входам первого и второго сумматоров поразрядных сумм.

Блок-схема предлагаемого устройства пред10 ставлена на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1 и 2 — входные числовые шины;

3 и 4 — сумматоры чисел; 5 и 6 — регистры чисел; 7 — входная шина реальной части комплексного весового коэффициента; 8 — вход15 цая шина мнимой части комплексного весового коэффициента; 9 — регистр реальной части комплексного весового коэффициента;

10 — регистр мнимой части комплексного весового коэффициента; 11, 12, 13 — логические

20 блоки; 14, 15 — сумматоры поразрядных сумм;

16, 17 — входные шины чисел; 18, 19 — выходные шины устройства, Шина 1 соединена со входом регистра 5 и

25 первыми входами сумматоров 3, 4. Шина 2 подключена ко входу регистра 6 и входам сутматоров 3, 4. Выходы сумматоров 3, 4 и регистров 5, 6 связаны со входами логических блоков 11 и 12. Со входами этих логических

30 блоков соединен также выход третьего логиче467356 ского блока 13, первый вход которого соединен с выходом регистра 9, а второй — регистра 10. Выход первого логического блока 11 подключен к первому входу сумматора 14, ко второму входу которого подведена шина 16, а выход сумматора 14 является выходом устройства. Связи блока 12 и сумматора 15 полностью аналогичны связям между блоком 11 и сумматором 14. В схемы логических блоков (11, 12) включены устройства перевода кода слагаемых в дополнительный код в соответствии с алгоритмом работы арифметического устройства, приведенным ниже.

Устройство работает по алгоритму:

А + (у) = 4 (i) + A, (Ê) W, (1)

Аi+ i (К) =- Ac (i) — Аю (К) W=2As (i) — Al el (i) (II) где А с индексами — комплексные числа; W— комплексный весовой коэффициент.

Кроме того, для перемножения двух комплексных чисел необходимо выполнить четыре операции умножения вещественных чисел, одно сложение и одно вычитание.

Операнды подаются из запоминающего блока в регистры 5, 6 и сумматоры 3, 4.

В сумматоре 3 образуется сумма операндов, а в сумматоре 4 — их разность. В регистры 9 и 10 по шинам 7 и 8 засылаются значения вещественной и мнимой частей W соответственно. Далее рассматривается работа логического блока 11 и сумматора 14 совместно с сумматорами 3, 4, регистрами 5, 6, 9, 10 и логическим блоком 13, так как работа остальной части устройства происходит аналогично. Ниже приводится пример вычисления суммы двух произведений. еА (К) = 1,01011 1тА,(К) = — 0,01101

Re W = 0,10011 ImW = 0,01010

01011 00000 1,10101

01011 01101 0,00010

00000 00000 0,00000

00000 01101 0,01101

01011 00000 1,10101

Re u Im — вещественные и мнимые части соответственно.

Суммы поразрядных произведений, соответствующие строчке третьего столбца приведенного примера, в известных устройствах каждый раз образуются заново. Однако строка в третьем столбце может принимать толь5

4 ко следующие значения: 1,10101; 0,0010;

0,ОООО; 0,01101; т. е, КеА;(К), КеА;(К)+1т

А;(К), О, 1шА;(К). Эти значения легко сформировать заранее, при приеме информации из блока памяти и затем только подавать их в соответствующий сумматор.

Логический блок 13 производит слежение за очередными разрядами многочислителей, находящихся в регистрах 9 и 10, и в соответствии с этим управляет работой логических блоков 11, 12. Работа этих блоков состоит в подаче сформированных ранее и хранящихся в сумматорах 3, 4 и регистрах 5, 6 поразрядных сумм. Окончательное значение рассчитываемых коэффициентов образуется в сумматорах 14, 15 после подачи туда числа в соответствии с формулами (1) и (11).

Информация из сумматоров 14, 15 выводится по шинам 18, 19. На этом цикл обработки заканчивается.

Предмет изобретения

Устройство для вычисления быстрого преобразования Фурье, содержащее регистры реальной и мнимой частей комплексного весового коэффициента, входы которых соединены с соответствующими входами устройства, два регистра чисел, входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства, два сумматора поразрядных сумм, первые входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым информационными входами устройства, выходы подключены соответственно к первому и второму выходам устройства, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит два сумматора чисел, входы каждого из которых подключены к первому и второму информационным входам устройства, и три логических блока, первые входы первого и второго логических блоков соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров чисел, вторые, третьи и четвертые входы подключены соответственно к выходам первого и второго регистров чисел и выходу третьего логического блока, входы которого соединены с выходами регистров реальной и мнимой частей комплексного весового коэффициента, выходы первого и второго логических блоков подключены соответственно ко вторым входам первого и второго сумматоров поразрядных сумм.

467356

Составитель А. )Керенов

Техред Т. Миронова

Редактор Б. Нанкина

Корректор Л Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1810/7 Изд. Ме 1364 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4)5