JPH0431965A - 数値演算装置 - Google Patents
数値演算装置Info
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- JPH0431965A JPH0431965A JP2139361A JP13936190A JPH0431965A JP H0431965 A JPH0431965 A JP H0431965A JP 2139361 A JP2139361 A JP 2139361A JP 13936190 A JP13936190 A JP 13936190A JP H0431965 A JPH0431965 A JP H0431965A
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- JP
- Japan
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- data
- circuit
- fft
- address
- conversion address
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
- G06F17/141—Discrete Fourier transforms
- G06F17/142—Fast Fourier transforms, e.g. using a Cooley-Tukey type algorithm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Discrete Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は制御用LSIに利用する。本発明はフーリエ変
換を行うた於の乗算回路の出力データを加算器に転送す
る数値演算装置に関する。
換を行うた於の乗算回路の出力データを加算器に転送す
る数値演算装置に関する。
本発明はコントローラ、乗算器、およびメモリを備え、
ソフトウェアの制御下でコントローラに数値演算の処理
を模作させる数値演算装置において、 ハードウェアで高速フーリエ変換(以下FFTという)
のための変換アドレス生成処理を基数2および基数4の
両者に対応しでてきるようにすることにより、 処理を高速化し、処理に要する時間を短縮できるように
したものである。
ソフトウェアの制御下でコントローラに数値演算の処理
を模作させる数値演算装置において、 ハードウェアで高速フーリエ変換(以下FFTという)
のための変換アドレス生成処理を基数2および基数4の
両者に対応しでてきるようにすることにより、 処理を高速化し、処理に要する時間を短縮できるように
したものである。
従来の数値演算装置は、FFTを行う上で乗算回路の出
力データをソフトウェアの転送命令によって加算器に転
送していた。また、FFTにおけるバタフライ演算のデ
ータのアドレスの並べ替えを行うとき、変換アドレスの
生成は最上位ビット(MSB)から最下位ビット(LS
B)へソフトウェアでビット反転を行って生成していた
。
力データをソフトウェアの転送命令によって加算器に転
送していた。また、FFTにおけるバタフライ演算のデ
ータのアドレスの並べ替えを行うとき、変換アドレスの
生成は最上位ビット(MSB)から最下位ビット(LS
B)へソフトウェアでビット反転を行って生成していた
。
上述した従来の数値演算装置では、FFTを行うとき、
データアドレスの変換をソフトウェアの処理によって行
うので基数は通常2となっていた。
データアドレスの変換をソフトウェアの処理によって行
うので基数は通常2となっていた。
第6図は基数2のFFTにおけるバラフライ演算の基本
アルゴリズムである。
アルゴリズムである。
DO=DO+WOxDI
DI=DO−WOxDl
この式でWOは360度を2等分したときの回転因子で
ある。また、第7図は16個のデータを基数2でFFT
を行ったアルゴリズムである。
ある。また、第7図は16個のデータを基数2でFFT
を行ったアルゴリズムである。
第6図および第7図に示すように基数2のFFTでは、
アルゴリズム上バラフライ演算の回数はぐデータ数)
/ 2 X LOG2 (データ数)となり演算処理
に時間がかかり、また、基数を2以上にしてもデータア
ドレスの並べ替えをするための処理をソフトウェアで行
うため、処理が複雑に成りすぎ演算速度が速くならない
問題があった。
アルゴリズム上バラフライ演算の回数はぐデータ数)
/ 2 X LOG2 (データ数)となり演算処理
に時間がかかり、また、基数を2以上にしてもデータア
ドレスの並べ替えをするための処理をソフトウェアで行
うため、処理が複雑に成りすぎ演算速度が速くならない
問題があった。
本発明はこのような問題を解決するもので、演算処理に
要する時間を短縮し、処理を高速化できる装置を提供す
ることを目的とする。
要する時間を短縮し、処理を高速化できる装置を提供す
ることを目的とする。
本発明は、入力データを保持する二つのレジスタと、こ
の二つのレジスタから入力データを取り出し乗算する乗
算器とを備えた数値演算装置において、前記入力データ
のアドレスを変換するための2ビット単位の変換アドレ
スを生成する変換アドレス生成回路と、前記乗算器の乗
算結果を加算積分しフーリエ変換を行う加算積分回路と
を備えたことを特徴とする。
の二つのレジスタから入力データを取り出し乗算する乗
算器とを備えた数値演算装置において、前記入力データ
のアドレスを変換するための2ビット単位の変換アドレ
スを生成する変換アドレス生成回路と、前記乗算器の乗
算結果を加算積分しフーリエ変換を行う加算積分回路と
を備えたことを特徴とする。
前記2ビット単位の変換アドレスを生成する変換アドレ
ス生成回路に加えて、1ビット単位の変換アドレスを生
成する変換アドレス生成回路を備えることができる。
ス生成回路に加えて、1ビット単位の変換アドレスを生
成する変換アドレス生成回路を備えることができる。
FFTを行う上でバラフライ演算終了時にデータの順番
が揃うようにデータの順番を並べ換え、例えばアドレス
がaX4°+ b x 4 ”−” +−+dx4’
+ex4°であるどすると、eX4′″+d ×41
n−11+、、、、、b X41 +a ×4°のアド
レスにデータを2ビット単位で上位ビットと下位ビット
順に入れ換える。
が揃うようにデータの順番を並べ換え、例えばアドレス
がaX4°+ b x 4 ”−” +−+dx4’
+ex4°であるどすると、eX4′″+d ×41
n−11+、、、、、b X41 +a ×4°のアド
レスにデータを2ビット単位で上位ビットと下位ビット
順に入れ換える。
このようにFFTの変換アドレス生成の処理を基数2お
よび4に対応できるようにすることにより、データ数が
4″×2″′で表されるとき演算回数を (データ数)/2XLOG2(データ数)から 4″/4 XLOG4(4″)+2″/2 XLOG2
(2’″)に減らすことができ、処理を高速化し、処理
時間を短縮することができる。
よび4に対応できるようにすることにより、データ数が
4″×2″′で表されるとき演算回数を (データ数)/2XLOG2(データ数)から 4″/4 XLOG4(4″)+2″/2 XLOG2
(2’″)に減らすことができ、処理を高速化し、処理
時間を短縮することができる。
次に、本発駅実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。
本発明実施例は、演算処理を制御するコントローラ1と
、演算データを保持するメモリ2と、入力データを保持
する二つのレジスタ6.7と、この二つのレジスタ6.
7から入力データを取り出し乗算する乗算器8とを備え
、さらに、コントローラ1およびメモリ2にアドレスバ
ス4を介して接続され、データのアドレスを変換するた
めの2ビット単位の変換アドレスを生成する変換アドレ
ス生成回路3と、コントローラ1およびメモリ2にデー
タバス5を介して接続され、乗算器8の乗算結果を加算
積分しフーリエ変換を行う加算積分回路9とを備え、さ
らに、2ビット単位の変換アドレスを生成する変換アド
レス生成回路3に加えて、1ビット単位の変換アドレス
を生成する回路を備えることができる。
、演算データを保持するメモリ2と、入力データを保持
する二つのレジスタ6.7と、この二つのレジスタ6.
7から入力データを取り出し乗算する乗算器8とを備え
、さらに、コントローラ1およびメモリ2にアドレスバ
ス4を介して接続され、データのアドレスを変換するた
めの2ビット単位の変換アドレスを生成する変換アドレ
ス生成回路3と、コントローラ1およびメモリ2にデー
タバス5を介して接続され、乗算器8の乗算結果を加算
積分しフーリエ変換を行う加算積分回路9とを備え、さ
らに、2ビット単位の変換アドレスを生成する変換アド
レス生成回路3に加えて、1ビット単位の変換アドレス
を生成する回路を備えることができる。
コントローラ1は演算処理を制御し、メモリ2は演算デ
ータを保持する。変換アドレス生成回路3はFFTのバ
ラフライ演算を行うためにメモリ2の演算データの並べ
替えをするための変換アドレスを生成する。
ータを保持する。変換アドレス生成回路3はFFTのバ
ラフライ演算を行うためにメモリ2の演算データの並べ
替えをするための変換アドレスを生成する。
また、アドレスバス4はコントローラ1からメモリ2へ
のデータのアドレスを転送し、コントローラ1の指示に
よりメモリ2と変換アドレス生成回路3との間でのデー
タのアドレスの送受を行う。
のデータのアドレスを転送し、コントローラ1の指示に
よりメモリ2と変換アドレス生成回路3との間でのデー
タのアドレスの送受を行う。
データバス5はコントローラ1の指示によりメモリ2、
レジスタ6.7および加算積分回路9の間で演算データ
の送受信を行う。
レジスタ6.7および加算積分回路9の間で演算データ
の送受信を行う。
レジスタ6.7は乗算器80入カデータを保持し、乗算
器8はレジスタ6.7のデータを掛は算して結果を加算
積分回路9に出力する。加算積分回路9は乗算器8の出
力を加算積分してデータバス5に出力する。この加算積
分回路9のデータ精度はレジスタ6のデータ精度十レジ
スタ7のデータ精度+4ビツトである。また加算積分回
路9にはリセットの機能を備える。
器8はレジスタ6.7のデータを掛は算して結果を加算
積分回路9に出力する。加算積分回路9は乗算器8の出
力を加算積分してデータバス5に出力する。この加算積
分回路9のデータ精度はレジスタ6のデータ精度十レジ
スタ7のデータ精度+4ビツトである。また加算積分回
路9にはリセットの機能を備える。
(第一実施例)
第4図は本発明第一実施例の数値演算装置を実現するた
めの基数4のFFTにおけるバタフライ演算の基本アル
ゴリズムを示す図である。この第4図は次の式を表した
ものである。
めの基数4のFFTにおけるバタフライ演算の基本アル
ゴリズムを示す図である。この第4図は次の式を表した
ものである。
[l0=WOx[lO+Wo X[:11+WOX[1
2+1iiOX[13[]l1=WOX[lO+WI
XD1+W2 X[]2+1I13 X[1302=v
IOx[lo+W2 xD1+W4 xD2+W6 X
D3D3=WOxDO+W3 xDl +W6 xD2
+W9 xD3式中WO,WL W2、W3、W4、W
6、WOは360度を4等分したときの回転因子であり
、WO−W4、W1=W9、W2=W6である。また上
記の式はバタフライ演算が乗算の後に加算を行う演算の
繰り返しであることを示す。
2+1iiOX[13[]l1=WOX[lO+WI
XD1+W2 X[]2+1I13 X[1302=v
IOx[lo+W2 xD1+W4 xD2+W6 X
D3D3=WOxDO+W3 xDl +W6 xD2
+W9 xD3式中WO,WL W2、W3、W4、W
6、WOは360度を4等分したときの回転因子であり
、WO−W4、W1=W9、W2=W6である。また上
記の式はバタフライ演算が乗算の後に加算を行う演算の
繰り返しであることを示す。
第5図は16個のデータを基数4でFFTを行ったアル
ゴリズムである。この第5図から入力と出力のデータの
並び順は一致してないことがわかる。
ゴリズムである。この第5図から入力と出力のデータの
並び順は一致してないことがわかる。
また、16個のデータを基数4てFFTすると、1次当
りのバタフライ演算は4回となり2次のバタフライ演算
であることがわかる。
りのバタフライ演算は4回となり2次のバタフライ演算
であることがわかる。
第2図は本発明第一実施例の基数4のFFTにおける演
算データの並べ替えを行う変換アドレス生成回路3のア
ドレス変換方法を示す図である。
算データの並べ替えを行う変換アドレス生成回路3のア
ドレス変換方法を示す図である。
変換アドレス生成回路3はFFTを行う上でバタフライ
演算終了時にデータの順番が揃うように始めにデータの
順番を並べ換えるためのアドレスを生成する。また、基
数4のFFTを行うときバタフライ演算後にデータが揃
うたtには、始めのデータアドレスがax4°−1−b
x4’″−” ++dx4’ +ex4° とする
とe X 4” −1−d X 4 (r+−+1−I
−、、、、+ b X 4 ’ + a X 4°のア
ドレスにデータを入れ換える必要があり、取り込んだデ
ータを2ビット単位に上位ビットと下位ビット順に入れ
換える。
演算終了時にデータの順番が揃うように始めにデータの
順番を並べ換えるためのアドレスを生成する。また、基
数4のFFTを行うときバタフライ演算後にデータが揃
うたtには、始めのデータアドレスがax4°−1−b
x4’″−” ++dx4’ +ex4° とする
とe X 4” −1−d X 4 (r+−+1−I
−、、、、+ b X 4 ’ + a X 4°のア
ドレスにデータを入れ換える必要があり、取り込んだデ
ータを2ビット単位に上位ビットと下位ビット順に入れ
換える。
この第一実施例は、バタフライ演算前のメモリ2の演算
データの並べ替えを変換アドレス生成回路3の変換結果
により行う。次に、第4図に示す基数4のFFTにアル
ゴリズムで使用する基本バタフライ演算の一段をレジス
タ6.7、乗算器8、および加算積分回路9で行い、−
段ごとにメモリ2にデータを転送する処理を行う。
データの並べ替えを変換アドレス生成回路3の変換結果
により行う。次に、第4図に示す基数4のFFTにアル
ゴリズムで使用する基本バタフライ演算の一段をレジス
タ6.7、乗算器8、および加算積分回路9で行い、−
段ごとにメモリ2にデータを転送する処理を行う。
以上説明したように、基本バタフライ演算をデータ数/
4回XLOG4 (データ数)で行うことができる。
4回XLOG4 (データ数)で行うことができる。
(第二実施例)
第3図は本発明第二実施例の演算データの入れ替えを行
う変換アドレス生成回路3の基数2のFFTにおけるア
ドレスの変換方法を示す図である。
う変換アドレス生成回路3の基数2のFFTにおけるア
ドレスの変換方法を示す図である。
この第二実施例における変換アドレス生成回路3は基数
4のFFTにおける変換アドレスの生成の他に基数2の
FFTを行う上で演算終了時にデータの順番が揃うよう
に始めにデータの順番を入れ換えるためのアドレスを生
成する。基数2のFFTを行うときアドレスがax2″
+bx2(−”士−−”、 d X 21=、 e X
2°とすると、テ゛−夕をeX 2 ” −!−d
X 21n−N + ↓b×21 +aX2゜のアド
レスに入れ換える。第1図に示す数値演算回路は変換ア
ドレス生成回路を替えるとそのまま基数2のFFTを行
うことができる。
4のFFTにおける変換アドレスの生成の他に基数2の
FFTを行う上で演算終了時にデータの順番が揃うよう
に始めにデータの順番を入れ換えるためのアドレスを生
成する。基数2のFFTを行うときアドレスがax2″
+bx2(−”士−−”、 d X 21=、 e X
2°とすると、テ゛−夕をeX 2 ” −!−d
X 21n−N + ↓b×21 +aX2゜のアド
レスに入れ換える。第1図に示す数値演算回路は変換ア
ドレス生成回路を替えるとそのまま基数2のFFTを行
うことができる。
第一実施例では、データ数が4″のときはバタフライ演
算回路を4” /4XLOG、(4″)に減らし演算速
度を向上させることができるが、データ数が4nに限ら
れてしまう。しかし、この第二実施例では基数4のFF
”l7後に基数2のFFTを行うことでデータ数が4″
×2″′のFFTが可能となる。このときのバタフライ
演算回数は4’/4 XLOG4(4″ )+ 2″
/2 xLOG2(2’ )になり処理可能なデータ
数の幅が広がり処理速度が向上する。
算回路を4” /4XLOG、(4″)に減らし演算速
度を向上させることができるが、データ数が4nに限ら
れてしまう。しかし、この第二実施例では基数4のFF
”l7後に基数2のFFTを行うことでデータ数が4″
×2″′のFFTが可能となる。このときのバタフライ
演算回数は4’/4 XLOG4(4″ )+ 2″
/2 xLOG2(2’ )になり処理可能なデータ
数の幅が広がり処理速度が向上する。
以上説明したように本発明によれば、基数を2に制限す
るFFTの変換アドレス生成の処理を基数2および4に
対応できるように変換アドレス生成回路をハードウェア
で構成することにより、処理を高速化することができ、
処理時間を短縮することができる効果がある。
るFFTの変換アドレス生成の処理を基数2および4に
対応できるように変換アドレス生成回路をハードウェア
で構成することにより、処理を高速化することができ、
処理時間を短縮することができる効果がある。
第1図は本発明実施例のバタフライ演算回路の構成を示
すブロック図。 第2図は本発明第一実施例に係る基数4のFFTにおけ
る演算データの並べ替えを行う変換アドレス生成回路の
アドレス変換方法を示す図。 第3図は本発明第二実施例に係る基数2のFFTにおけ
る演算データの入れ替えを行う変換アドレス生成回路の
アドレス変換方法を示す図。 第4図は本発明第一実施例における基数4のFFTのバ
タフライ演算の1回アルゴリズムを示す図。 第5図は本発明第一実施例において16個のデータを基
数4でFFTのバタフライ演算を行ったアルゴリズムを
示す図。 第6図は基数2のFFTのバタフライ演算1回のアルゴ
リズムを示す図。 第7図は16個のデータを基数2OFFTのバタフライ
演算したアルゴリズムを示す図。 l・・・コントローラ、2・・・メモリ、3・・・変換
アドレス生成回路、4・・・アドレスバス、5・・・f
−タバス、6.7・・・レジスタ、8・・・乗算器、9
・・・加算積分回路。
すブロック図。 第2図は本発明第一実施例に係る基数4のFFTにおけ
る演算データの並べ替えを行う変換アドレス生成回路の
アドレス変換方法を示す図。 第3図は本発明第二実施例に係る基数2のFFTにおけ
る演算データの入れ替えを行う変換アドレス生成回路の
アドレス変換方法を示す図。 第4図は本発明第一実施例における基数4のFFTのバ
タフライ演算の1回アルゴリズムを示す図。 第5図は本発明第一実施例において16個のデータを基
数4でFFTのバタフライ演算を行ったアルゴリズムを
示す図。 第6図は基数2のFFTのバタフライ演算1回のアルゴ
リズムを示す図。 第7図は16個のデータを基数2OFFTのバタフライ
演算したアルゴリズムを示す図。 l・・・コントローラ、2・・・メモリ、3・・・変換
アドレス生成回路、4・・・アドレスバス、5・・・f
−タバス、6.7・・・レジスタ、8・・・乗算器、9
・・・加算積分回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入力データを保持する二つのレジスタと、この二つ
のレジスタから入力データを取り出し乗算する乗算器と を備えた数値演算装置において、 前記入力データのアドレスを変換するための2ビット単
位の変換アドレスを生成する変換アドレス生成回路と、 前記乗算器の乗算結果を加算積分しフーリエ変換を行う
加算積分回路と を備えたことを特徴とする数値演算装置。 2、前記2ビット単位の変換アドレスを生成する変換ア
ドレス生成回路に加えて、1ビット単位の変換アドレス
を生成する変換アドレス生成回路を備えた請求項1記載
の数値演算装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139361A JPH0431965A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 数値演算装置 |
| US07/707,113 US5224063A (en) | 1990-05-28 | 1991-05-28 | Address translation in fft numerical data processor |
| EP19910108718 EP0459412A3 (en) | 1990-05-28 | 1991-05-28 | Numerical data processor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139361A JPH0431965A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 数値演算装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0431965A true JPH0431965A (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15243540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2139361A Pending JPH0431965A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 数値演算装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5224063A (ja) |
| EP (1) | EP0459412A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0431965A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6115728A (en) * | 1997-01-22 | 2000-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fast fourier transforming apparatus and method, variable bit reverse circuit, inverse fast fourier transforming apparatus and method, and OFDM receiver and transmitter |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668123A (ja) * | 1992-05-22 | 1994-03-11 | Nec Corp | 信号処理回路 |
| US5504914A (en) * | 1993-06-23 | 1996-04-02 | National Science Council | Multi-level instruction boosting method using plurality of ordinary registers forming plurality of conjugate register pairs that are shadow registers to each other with different only in MSB |
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| DE69424790T2 (de) * | 1994-11-07 | 2000-12-28 | Alcatel N.V., Rijswijk | Prozessor für schnelle Fourier-Transformation |
| US5831883A (en) * | 1997-05-27 | 1998-11-03 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Low energy consumption, high performance fast fourier transform |
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| JP6358096B2 (ja) * | 2013-01-23 | 2018-07-18 | 日本電気株式会社 | 高速フーリエ変換装置、高速フーリエ変換方法、及び高速フーリエ変換プログラム |
Family Cites Families (9)
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| US4393457A (en) * | 1981-03-26 | 1983-07-12 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for sequencing addresses of a fast Fourier transform array |
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-
1990
- 1990-05-28 JP JP2139361A patent/JPH0431965A/ja active Pending
-
1991
- 1991-05-28 US US07/707,113 patent/US5224063A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-28 EP EP19910108718 patent/EP0459412A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6115728A (en) * | 1997-01-22 | 2000-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fast fourier transforming apparatus and method, variable bit reverse circuit, inverse fast fourier transforming apparatus and method, and OFDM receiver and transmitter |
| US6247034B1 (en) | 1997-01-22 | 2001-06-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fast fourier transforming apparatus and method, variable bit reverse circuit, inverse fast fourier transforming apparatus and method, and OFDM receiver and transmitter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0459412A2 (en) | 1991-12-04 |
| US5224063A (en) | 1993-06-29 |
| EP0459412A3 (en) | 1993-08-25 |
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