[發(fā)明專利]一種可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器

在審

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• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106951394A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘紅兵;王晨曦;王宇宣;秦子迪;李麗;李偉;何書專
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F7/57
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32238
• 代理人: 陳揚(yáng),吳揚(yáng)帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種定浮點(diǎn)通用FFT處理器，屬于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform, FFT）算法在雷達(dá)微波探測、通信及圖像等領(lǐng)域處于核心位置，也是相關(guān)處理算法中運(yùn)算量較大的部分。應(yīng)用系統(tǒng)需求的不斷提高和集成電路技術(shù)的發(fā)展對 FFT處理器提出了越來越高的要求。

以運(yùn)算所用的數(shù)據(jù)類型分類，F(xiàn)FT運(yùn)算可分為定點(diǎn)FFT運(yùn)算和浮點(diǎn)FFT運(yùn)算。定點(diǎn)FFT運(yùn)算所需的運(yùn)算資源較少，但精度相對較低；浮點(diǎn)FFT運(yùn)算所需的運(yùn)算資源多，但精度高。它們各自有其應(yīng)用的優(yōu)勢和劣勢。但現(xiàn)有的FFT處理器一般只支持單一的定點(diǎn)運(yùn)算或浮點(diǎn)運(yùn)算。

此外，由于專用集成電路的成本隨著工藝尺寸的縮小越來越高，追求快速處理速度和高性能的同時(shí)，成本因素也被考慮的越來越多。所以，可重構(gòu)架構(gòu)的研究逐漸熱門，該方法試圖在高性能和通用性之間尋找一個平衡點(diǎn)，來滿足均衡的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明基于可重構(gòu)的思想，提供了一種可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

所述可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器，包括：

頂層控制模塊，接受配置信息，并根據(jù)配置信息，選擇數(shù)據(jù)通路，配置可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊的工作模式；

可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊，根據(jù)頂層控制模塊的控制信息重構(gòu)電路，利用定點(diǎn)乘法、加法器，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)或單精度浮點(diǎn)FFT運(yùn)算；

整序模塊，將可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊的倒位序輸出恢復(fù)為順序輸出。

所述可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊由多級運(yùn)算功能模塊組成，所述多級運(yùn)算功能模塊依次相連，每級功能模塊包括：

運(yùn)算資源重構(gòu)控制器，根據(jù)控制信息，將定點(diǎn)運(yùn)算器重構(gòu)為單精度浮點(diǎn)運(yùn)算器；

定點(diǎn)運(yùn)算器，由多個定點(diǎn)加法器和定點(diǎn)乘法器組成；FIFO寄存器，用于對齊運(yùn)算數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果形成反饋路徑；

基2²蝶形運(yùn)算單元，用于完成基4蝶形運(yùn)算；

基2蝶形運(yùn)算單元，用于完成基2蝶形運(yùn)算；

旋轉(zhuǎn)因子單元，存儲和讀取相應(yīng)格式的旋轉(zhuǎn)因子。

所述可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述旋轉(zhuǎn)因子為定點(diǎn)或浮點(diǎn)或FFT運(yùn)算的點(diǎn)數(shù)。

所述可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述運(yùn)算資源重構(gòu)控制器包括：

多個選擇器，用于選擇定點(diǎn)或浮點(diǎn)運(yùn)算器；

浮點(diǎn)運(yùn)算轉(zhuǎn)換器，用于將定點(diǎn)運(yùn)算器轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)運(yùn)算器。

所述可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊由8級運(yùn)算功能模塊組成，第8至2級為基2²蝶形運(yùn)算單元，第1級為基2蝶形運(yùn)算單元。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

1.本發(fā)明基于可重構(gòu)的思想實(shí)現(xiàn)的FFT處理器既可進(jìn)行定點(diǎn)FFT運(yùn)算，也可以進(jìn)行浮點(diǎn)FFT運(yùn)算。在對運(yùn)算資源和運(yùn)算精度有不同需求的應(yīng)用場景下可采用不同的運(yùn)算模式，相比于現(xiàn)有的FFT處理器，本處理器具有更好的通用性，同時(shí)運(yùn)算部件均為定點(diǎn)運(yùn)算器，有利于節(jié)約資源。

2.本發(fā)明采用基2²和基2混合基SDF結(jié)構(gòu)，具有高吞吐率。

3.本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)64點(diǎn)到64K點(diǎn)間任意2ⁿ點(diǎn)的FFT運(yùn)算。

4.本發(fā)明可容易的移植到一個可重構(gòu)算法鏈（例如BP算法）中，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的資源復(fù)用。

附圖說明

圖1是可重構(gòu)定浮點(diǎn)通用FFT處理器整體架構(gòu)圖。

圖2是可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是運(yùn)算功能模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是運(yùn)算資源重構(gòu)控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)施例的定浮點(diǎn)通用FFT處理器由頂層控制模塊、可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊、整序模塊組成。配置信息和數(shù)據(jù)自頂層控制模塊輸入，頂層控制模塊根據(jù)配置信息對其他兩個模塊進(jìn)行設(shè)置，并確定數(shù)據(jù)通路，配置可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊的工作模式。最后，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)由可重構(gòu)運(yùn)算電路模塊運(yùn)算完成后，送入整序模塊，將倒位序的結(jié)果重新調(diào)整為順序并輸出。整個過程為全流水的。