一種高吞吐率的fft加速器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高吞吐率的FFT加速器，特征在于包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)與傳輸；地址生成模塊，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)地址；FFT加速模塊，對(duì)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。有益效果為：采用單路延遲反饋結(jié)構(gòu)，具有吞吐率高的特點(diǎn)，又能有效的節(jié)約片內(nèi)存儲(chǔ)資源。該FFT加速器一方面支持高級(jí)可擴(kuò)展接口接口流水輸入，另一方面支持乒乓輸出。即在數(shù)據(jù)輸入時(shí)，無(wú)需緩存空間，直接將數(shù)據(jù)送入到FFT運(yùn)算部件，進(jìn)行FFT運(yùn)算，而數(shù)據(jù)輸出時(shí)，通過(guò)緩存進(jìn)行倒序輸出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高吞吐率的FFT加速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及FFT加速器，尤其涉及一種高吞吐率的FFT加速器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信、雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)FT在無(wú)線通信、語(yǔ)音識(shí)別、圖像處理和頻譜分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特別是在正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)出現(xiàn)后，如何更快速、更靈活的處理大點(diǎn)數(shù)FFT成為越來(lái)越重要的課題。FFT硬件架構(gòu)主要分成:流水線結(jié)構(gòu)的FFT和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的FFT兩種。
[0003]存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的FFT需要的存儲(chǔ)單元和運(yùn)算單元消耗硬件資源都比較少，但是由于存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的FFT結(jié)構(gòu)，每一級(jí)數(shù)據(jù)的輸入輸出都共用同一塊RAM，只有當(dāng)每一幀數(shù)據(jù)完全處理結(jié)束后，才能開(kāi)始下一幀數(shù)據(jù)的輸入，從而增加了數(shù)據(jù)的搬運(yùn)時(shí)間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的吞吐率及運(yùn)算單元利用率的降低。所以存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的FFT最主要的缺點(diǎn)在于其不能進(jìn)行連續(xù)的FFT數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)有的FFT硬件結(jié)構(gòu)受片上存儲(chǔ)資源的約束，運(yùn)算效率較低，吞吐率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種高吞吐率的FFT加速器，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]所述高吞吐率的FFT加速器，包括
[0006]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)與傳輸；
[0007]地址生成模塊，為數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)模塊提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)地址；
[0008]FFT加速模塊，對(duì)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
[0009]所述高吞吐率的FFT加速器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述地址生成模塊需要對(duì)目標(biāo)地址的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)處理，用于與FFT加速模塊輸入地址相對(duì)應(yīng)。
[0010]所述高吞吐率的FFT加速器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述FFT加速模塊，構(gòu)建多級(jí)流水運(yùn)算，包括
[0011]旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生模塊，用于生成旋轉(zhuǎn)因子并輸出；
[0012]核心運(yùn)算單元，根據(jù)流水運(yùn)算的級(jí)數(shù)進(jìn)行蝶形運(yùn)算并與接收到的旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，并輸出結(jié)果；
[0013]所述高吞吐率的FFT加速器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述核心運(yùn)算單元包括
[0014]蝶形運(yùn)算模塊，根據(jù)$=..釀,進(jìn)行蝶形運(yùn)算，其中N為所述多

--+Μ2 —ai αι+Μ2 1 —I Z~1
級(jí)流水的任意一級(jí)的輸入數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，a,, ai+N/2為這一級(jí)序號(hào)相隔N/2的兩個(gè)元素，匕、bi+N/2為經(jīng)過(guò)碟形運(yùn)算后輸出的FFT的中間值；
[0015]數(shù)據(jù)緩存模塊，用于提供與所述多級(jí)流水運(yùn)算相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址；
[0016]復(fù)數(shù)乘法模塊，用于完成所述FFT的中間值與旋轉(zhuǎn)因子的復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算，并將結(jié)果輸出。[0017]所述高吞吐率的FFT加速器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生模塊對(duì)應(yīng)于所述多級(jí)流水運(yùn)算的級(jí)數(shù)m，其分布規(guī)律如下:
【權(quán)利要求】
1.一種高吞吐率的FFT加速器，特征在于包括 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)與傳輸； 地址生成模塊，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)地址； FFT加速模塊，對(duì)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吞吐率的FFT加速器，其特征在于所述地址生成模塊需要對(duì)目標(biāo)地址的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)處理，用于與FFT加速模塊輸入地址相對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吞吐率的FFT加速器，其特征在于所述FFT加速模塊，構(gòu)建多級(jí)流水運(yùn)算，包括 旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生模塊，用于生成旋轉(zhuǎn)因子并輸出； 核心運(yùn)算單元，根據(jù)流水運(yùn)算的級(jí)數(shù)進(jìn)行蝶形運(yùn)算并與接收到的旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，并輸出結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高吞吐率的FFT加速器，其特征在于所述核心運(yùn)算單元包括 蝶形運(yùn)算模塊，根據(jù)進(jìn)行蝶形運(yùn)算，其中N為所述多級(jí)流

i+W2 一 i 1+JW2 I — U?,.,siV / Z — I水的任意一級(jí)的輸入數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，a,, ai+N/2為這一級(jí)序號(hào)相隔N/2的兩個(gè)元素，bp bi+N/2為經(jīng)過(guò)碟形運(yùn)算后輸出的FFT的中間值； 數(shù)據(jù)緩存模塊，用于提供與所述多級(jí)流水運(yùn)算相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址； 復(fù)數(shù)乘法模塊，用于完成所述FFT的中間值與旋轉(zhuǎn)因子的復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算，并將結(jié)果輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高吞吐率的FFT加速器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生模塊對(duì)應(yīng)于所述多級(jí)流水運(yùn)算的級(jí)數(shù)m，其分布規(guī)律如下:
m = O 級(jí)，W；M, r = 0,l,___,W/2-l m = I 級(jí)，r = O，“…，/ 4 — I m = M-1, ，r = O m 級(jí)，W:，，r = 0,l,...,2i1-n,-1-l 其中，M為常數(shù)，為旋轉(zhuǎn)因子，r為一個(gè)自增存儲(chǔ)器變量用于流水輸出各級(jí)的旋轉(zhuǎn)因子，使得各級(jí)旋轉(zhuǎn)因子與所述FFT的中間值同步輸送至復(fù)數(shù)乘法模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高吞吐率的FFT加速器，其特征在于所述多級(jí)流水運(yùn)算為17級(jí)流水運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高吞吐率的FFT加速器，其特征在于還包括兩個(gè)高級(jí)可擴(kuò)展接口，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過(guò)所述兩個(gè)高級(jí)可擴(kuò)展接口分別與地址生成模塊以及FFT加速模塊連接。
【文檔編號(hào)】G06F17/14GK103838704SQ201310739716
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】潘紅兵, 呂飛, 李麗, 姚馨, 田靜, 徐淼, 魏子君, 陳輝, 李偉, 何書(shū)專(zhuān), 沙金 申請(qǐng)人:南京大學(xué)