專利名稱：基于并行處理的fft裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用DSP實(shí)現(xiàn)高速FFT處理的裝置與方法，它涉及到數(shù)字信號(hào)的并行處理。
背景技術(shù)：
FFT(Fast Fourier ^Transformation)，即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法。在數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展中，許多算法都可以化為離散傅里葉變化來實(shí)現(xiàn)，因此DFT 及其快速算法FFT是數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的核心組成部分，F(xiàn)FT算法多種多樣，按數(shù)據(jù)抽取方式不同又可以分為基2、基4等。FFT算法可以使用通用的DSP實(shí)現(xiàn)也可以通過FPGA來實(shí)現(xiàn)。兩者相對(duì)來講，DSP 開發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，但通用的DSP速率較慢?；诖饲闆r，本發(fā)明在DSP的基礎(chǔ)上添加支持FFT算法的指令，提高FFT裝置的運(yùn)算速度?；? FFT的基本原理及算法結(jié)構(gòu)FFT算法可以分為二類時(shí)域抽取法，頻域抽取法。1.算法原理設(shè)序列點(diǎn)數(shù)N = 2S L為整數(shù)。若不滿足，則補(bǔ)零。N為2的整數(shù)冪的FFT算法。 稱基-2FFT算法將序列χ (η)按η的奇偶分成兩組
權(quán)利要求
1.一種基于并行處理的FFT裝置，其特征在于包括 指令存儲(chǔ)單元，用來存儲(chǔ)將要執(zhí)行的指令代碼；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用來存儲(chǔ)指令代碼執(zhí)行所需要的數(shù)據(jù)；指令讀取和分發(fā)單元，該單元將指令代碼從指令存儲(chǔ)單元中讀取并發(fā)送給所有的執(zhí)行單元；矢量數(shù)據(jù)處理單元，該單元用來執(zhí)行指令代碼當(dāng)中的矢量處理指令； 標(biāo)量數(shù)據(jù)處理單元，該單元用來執(zhí)行指令代碼當(dāng)中的標(biāo)量處理指令； 矢量寄存器組，包含矢量寄存器VRO，VRl, ...，Vfoi，用來存放來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，其運(yùn)算單元?jiǎng)t從矢量寄存器組中讀寫數(shù)據(jù)；標(biāo)量寄存器組，包含標(biāo)量寄存器R0，Rl，. . .，1 ，用來存放來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，其運(yùn)算單元?jiǎng)t從標(biāo)量寄存器組中讀寫數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并行處理的FFT裝置，其中，所述的矢量數(shù)據(jù)處理單元的矢量操作指令包括矢量加載寄存器的內(nèi)容為地址，把此地址的數(shù)據(jù)送到矢量目的寄存器中； 矢量存儲(chǔ)目的寄存器的內(nèi)容為地址，把源目的寄存器的數(shù)據(jù)送到以目的寄存器的內(nèi)容為地址的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中；矢量乘法源寄存器Srcl，Src2的數(shù)據(jù)相乘，放入目的寄存器中； 矢量重排源寄存器Srcl，Src2的內(nèi)容互換重排；矢量加法源寄存器Srcl，Src2的內(nèi)容相加，相加的結(jié)果存入目的寄存器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于并行處理的FFT裝置，其中，以矢量寄存器為256位為例，把矢量寄存器分為16個(gè)16位的，以16位數(shù)據(jù)為操作單位，所述的矢量數(shù)據(jù)處理單元的矢量操作指令包括矢量加載寄存器的內(nèi)容為地址，把此地址的數(shù)據(jù)送到矢量目的寄存器中；把矢量寄存器分為16個(gè)16位的，以16位數(shù)據(jù)為操作單位；矢量存儲(chǔ)目的寄存器的內(nèi)容為地址，把源目的寄存器的數(shù)據(jù)送到以目的寄存器的內(nèi)容為地址的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中；把矢量寄存器分為16個(gè)16位的，以16位數(shù)據(jù)為操作單位； 矢量乘法源寄存器Srcl，Src2的數(shù)據(jù)相乘，放入目的寄存器中；把矢量寄存器分為16 個(gè)16位的，以16位數(shù)據(jù)為操作單位；矢量重排源寄存器Srcl，Src2的內(nèi)容互換重排；把矢量寄存器分為16個(gè)16位的，以 16位數(shù)據(jù)為操作單位；矢量加法源寄存器Srcl，Src2的內(nèi)容相加，相加的結(jié)果存入目的寄存器中；把矢量寄存器分為16個(gè)16位的，以16位數(shù)據(jù)為操作單位。
4.一種基于并行處理的FFT方法，其特征在于包含以下步驟 步驟一、加載矢量Xl放入VRl中指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量加載指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元，所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加載指令執(zhí)行矢量加載操作；即所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加載指令將待加載數(shù)據(jù)隊(duì)列從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元加載到所述矢量寄存器組源寄存器中，所述源寄存器的指定是由所述矢量加載存儲(chǔ)指令決定的； 步驟二、加載系數(shù)矢量W放入VR2，具體的實(shí)施同步驟一；步驟三、做矢量復(fù)數(shù)乘法VR1*VR2，結(jié)果放入VR3指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量乘法指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量乘法指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容相乘，結(jié)果存入目的寄存器中，所述源寄存器的指定是由所述矢量加載指令中的目的寄存器決定的；步驟四、對(duì)VRl進(jìn)行重排操作，結(jié)果存入VR4中指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量重排指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量重排指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容重排，結(jié)果存入目的寄存器中，所述源寄存器的指定是由所述矢量加載指令中的目的寄存器決定的；步驟五、完成矢量寄存器的乘法操作；VR2*VR4結(jié)果存放與VR5中，具體的實(shí)施同步驟---，步驟六、對(duì)VR5、VR3進(jìn)行重排操作，結(jié)果依然存放在VR3、VR5中； 步驟七、完成矢量寄存器的加法操作；VR3+VR5，結(jié)果存放在VR6 指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量加法指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加法指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容相加，結(jié)果存入目的寄存器中；步驟八、做矢量加減法VR1+VR6，VR1-VR6操作指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量加法或減法指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加或減指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容相加減，結(jié)果存入目的寄存器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于并行處理的FFT方法，其中所述的步驟三和步驟四合并為一步為乘法重排操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于并行處理的FFT方法，其中所述的FFT方法包含以下步驟步驟一、加載矢量Xl放入VRl中指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量加載指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元，所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加載指令執(zhí)行矢量加載操作；即所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加載指令將待加載數(shù)據(jù)隊(duì)列從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元加載到所述矢量寄存器組源寄存器中，所述源寄存器的指定是由所述矢量加載存儲(chǔ)指令決定的； 步驟二、加載系數(shù)矢量W放入VR2，具體的實(shí)施同步驟一； 步驟三、做矢量復(fù)數(shù)乘法VR1*VR2，結(jié)果放入VR3指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量乘法指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量乘法指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容相乘，結(jié)果存入目的寄存器中，所述源寄存器的指定是由所述矢量加載指令中的目的寄存器決定的；步驟四、做矢量乘法重排操作，結(jié)果放入VR5中；步驟五、對(duì)VR5、VR3進(jìn)行重排操作，結(jié)果依然存放在VR3、VR5中，重排的根據(jù)圖5所示； 步驟六、完成矢量寄存器的加法操作；VR3+VR5，結(jié)果存放在VR6指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量加法指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加法指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容相加，結(jié)果存入目的寄存器中；步驟七、做矢量加減法VR1+VR6，VR1-VR6操作指令讀取和分發(fā)單元從所述指令存儲(chǔ)單元中讀取矢量加法或減法指令，然后分發(fā)給所述矢量數(shù)據(jù)處理單元；所述矢量數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述矢量加或減指令將矢量寄存器組源寄存器的內(nèi)容相加減，結(jié)果存入目的寄存器中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于并行處理的FFT裝置及其方法，其包括指令存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、指令讀取和分發(fā)單元、矢量數(shù)據(jù)處理單元、標(biāo)量數(shù)據(jù)處理單元、矢量寄存器組、標(biāo)量寄存器組；通過充分利用數(shù)據(jù)信號(hào)的并行處理，添加有效指令，以較快的速度較少的指令來完成復(fù)數(shù)乘法操作，從而提高FFT裝置的處理能力。
文檔編號(hào)G06F17/14GK102200964SQ201110163600
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者孫瑞琛 申請(qǐng)人:孫瑞琛