[发明专利]一种流水可重构的单精度浮点FFT/IFFT协处理器

说明书

技术领域

本发明涉及单精度浮点FFT/IFFT处理器，具体涉及一种流水可重构的单精度浮点FFT/IFFT协处理器。

背景技术

在科学计算、高精度图像应用等领域中，浮点运算因具有超高的动态范围和良好的计算精度得到了广泛的应用。快速傅里叶变换(FFT)及其逆变换(IFFT)作为科学计算、图像应用领域中常用的算法之一，实现浮点FFT/IFFT算法十分必要。然而，文献表明，现有的浮点FFT/IFFT的实现一般基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)。这两种实现方式在功耗和处理速度方面具有明显的缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种流水可重构的单精度浮点FFT/IFFT协处理器。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种流水可重构的单精度浮点FFT/IFFT协处理器，包括：复位信号输入端，用于接收外部的复位信号；时钟信号输入端，用于接收外部的时钟信号；配置信息输入端，用于接收外部的配置信息输入；状态和异常输出端，用于监控可重构浮点FFT/IFFT运算电路模块的内部状态和输出异常信息；输入数据存储模块，用于对输入数据分块整理；可重构浮点FFT/IFFT运算电路模块；用于根据接收的所述配置信息完成相应的浮点FFT/IFFT运算；以及输出数据存储模块，用于暂存所述浮点FFT/IFFT运算后输出数据。

根据本发明实施例的一种流水可重构的单精度浮点FFT/IFFT协处理器，具有以下优点：相比于定点数据，浮点数据表示法支持的数据动态范围更大，能够提供更高的计算精度，且本发明完全兼容IEEE754单精度浮点数标准；具有较大的灵活性，可重构浮点FFT/IFFT协处理器可以实现不同点数的配置，支持16点，64点，256点，1024点的FFT/IFFT运算。

另外，根据本发明上述实施例的一种流水可重构的单精度浮点FFT/IFFT协处理器，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述输入数据存储模块进一步包括：四路并行的输入数据通路，用于产生四路并行的地址读取输入数据。

进一步地，所述输出数据存储模块进一步包括：单端口RAM，用于暂存输出数据；以及输出地址控制模块，用于实现根据所述输出数据顺序暂存输出数据。

进一步地，所述可重构单精度浮点FFT/IFFT运算电路模块多组功能单元，所述多组功能单元依次连接，每组所述功能单元包括：基4蝶形运算单元，用于计算浮点基4的蝶形运算；级间旋转因子乘法器，用于实现旋转因子复数乘法运算；旋转因子存储器，用于存储所述不同级联的蝶形运算单元相应的单精度浮点旋转因子；部分共享乒乓缓存单元，用于缓存不同级联的蝶形运算单元之间的中间数据；以及级间多路选择控制模块，用于根据所述配置信息启动相应的所述基4蝶形运算单元、所述部分共享乒乓缓存单元、所述级间旋转因子乘法器和所述旋转因子存储器，产生相应的门控时钟信号，将所有旁路的时钟关闭。

进一步地，所述基4蝶形运算单元进一步包括：两个融合的可重构4输入浮点加法单元，分别用于计算基4蝶形运算的实部和虚部。

进一步地，所述部分共享乒乓缓存单元进一步包括：输入多路选择器，用于根据所述配置信息选择相应的数据通道读取上一级蝶形运算的输出数据；FIFO缓存单元，用于对所述上一级蝶形运算的输出数据进行存储；输出多路选择器，用于根据所述配置信息选择相应的数据通道依次传递给本级的基4蝶形运算单元；以及控制状态机，用于对所述输入多路选择器和所述输出多路选择器提供控制信号。

进一步地，所述旋转因子存储器进一步包括：地址选择模块，用于根据所述配置信息产生相应的数据地址，读取相应的单精度浮点旋转因子。

进一步地，所述级间旋转因子乘法器进一步包括：融合的浮点二维点积运算单元，用于计算浮点复数旋转因子复数乘法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的协处理器的结构框图；

图2为本发明一个实施例的可重构浮点FFT/IFFT运算电路结构示意图；

图3为本发明一个实施例的可重构的基4蝶形运算单元结构示意图；

图4为本发明一个实施例的部分共享乒乓缓存单元结构示意图；