[发明专利]一种快速傅里叶变换处理器

说明书

技术领域

本发明涉及运算处理器技术领域，特别是涉及一种快速傅里叶变换处理器。

背景技术

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)在计算机、通信、气象学、光学等多个领域应用广泛，快速傅里叶变换处理器是实现快速傅里叶变换的高效器件。为了快速得出傅里叶变换的结果，FFT使用抽选法将N点的离散傅里叶变换DFT分解为两个N/2的DFT，然后继续进行分解，直到分解为多个2点或4点的DFT。如图1所示，为基2时间抽选法8点FFT算法流图。从图1中可以看出整个运算过程分为四个阶段：(0)、倒序重排；(1)、第一次迭代运算；(2)、第二次迭代运算；(3)、第三次迭代运算。每一次迭代运算都可以使用一个蝶算单元进行计算。对于N点基r的FFT，需要log_rN次迭代运算。

为了提高实际运算速度，人们开发出了级联处理运算的方式，如2所示为现有的应用级联处理运算的8点基2快速傅里叶变换的处理器的结构示意图，图3所示为4点基2快速傅里叶变换的处理器的结构示意图。如图2所示，对于基2时间抽选法8点FFT，可以使用8个存储单元和三个基2蝶算单元进行计算处理。这种运算方式的好处是：运算速度较高。它的存储结构采用“乒乓操作”，输入数据流被分配到两个存储单元。在第1个周期，将输入的数据送入第一存储单元001；在第2个周期，将输入的数据送入第二存储单元002，同时将第一存储单元001中上一周期存储的数据送到第一基2蝶算单元021中进行计算处理，将运算的结果存储到第三存储单元003中；在第3个周期，第一存储单元001再次存入数据，同时第二存储单元002中上一周期存储的数据被送到第一基2蝶算单元021中进行运算处理，将运算的结果存储到第四存储单元004中。后面的存储单元和基2蝶算单元按照相似的流程进行处理，第七存储单元007或第八存储单元008中存储的即为最终计算结果。整个处理器不停的按照这样的步骤进行处理，每个周期都可以获得一个最终计算结果，大大提高了运算速度。

随着科学技术的发展，人们对处理器的要求也越来越高，人们要求处理器更加的小型化，而处理器中存储单元的多少是影响处理器尺寸的重要因素。现有的级联处理运算需要2log_rN+2个存储单元，致使处理器小型化存在困难。因此，如何减少FFT处理器中存储单元的个数成为了摆在研发人员面前的一个技术难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种快速傅里叶变换处理器，以实现减小处理器面积的目的，技术方案如下：

一种快速傅里叶变换处理器，包括：N个计算单元以及N+2个存储单元，所述N为自然数，其中：

对于N+2个存储单元中任一存储单元循环在N+2个时间段内按顺序执行包括初始数据接收操作、N个不同的数据更新操作以及最终数据输出操作在内的N+2个操作，在N+2个时间段内的任意一当前时间段中，所述N+2个存储单元一一对应地执行所述N+2个操作中的一个操作，且在该当前时间段的下一时间段中，所述N+2个存储单元中的每个存储单元执行该存储单元在所述当前时间段内所执行操作的下一顺序操作；

其中，所述N个不同的数据更新操作中的任一数据更新操作包括：与该数据操作所对应的存储单元将所存储的数据发送到相应的计算单元中进行计算，获得计算结果并替换原存储数据，其中，所述N个计算单元一一对应所述N个不同的数据更新操作中的计算。

优选的，所述存储单元为随机存储单元RAM。

优选的，所述计算单元为基r蝶算单元，其中r为自然数。

优选的，所述计算单元与所述存储单元之间通过多路选择器进行连接。

与上面的一种快速傅里叶变换出路器相对应，本发明还提供了一种快速傅里叶变换处理器的工作方法，包括：

为处理器设置N个计算单元以及N+2个存储单元，所述N为自然数；

对于N+2个存储单元中任一存储单元循环在N+2个时间段内按顺序执行包括初始数据接收操作、N个不同的数据更新操作以及最终数据输出操作在内的N+2个操作，在N+2个时间段内的任意一当前时间段中，所述N+2个存储单元一一对应地执行所述N+2个操作中的一个操作，且在该当前时间段的下一时间段中，所述N+2个存储单元中的每个存储单元执行该存储单元在所述当前时间段内所执行操作的下一顺序操作；