[发明专利]矢量处理器实现FFT的系统及其数据交换、地址生成方法

说明书

一种通过矢量处理器实现FFT运算的方法及系统，通过利用矢量处理器中的标量乘累加运算单元，对现有矢量处理器中并行的4个乘累加单元进行交叉互联，同时配合根据FFT各级蝶形运算数据而设计的存储器地址指针的更新方法，从而在矢量处理器中实现进行FFT运算的功能。本发明，针对数字信号处理芯片，尤其是矢量处理器进行了新颖的DSP架构，重新设计了FFT蝶形运算指令。本发明通过不同的存储器地址指针更新模式，直接高效地选取蝶形运算所针对的数据，可以直接通过矢量处理器实现FFT运算。在保证运算准确性与效率的同时，节省了芯片面积，可以广泛应用于各类通信类芯片中的可编程矢量处理器的设计中。

技术领域

本发明涉及FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅氏变换)运算方法，尤其涉及一种通过矢量处理器实现FFT运算的方法。

背景技术

FFT运算是通信系统中最基本的运算。在有些处理器或DSP系统中，FFT运算通过专用的硬件加速单元实现，虽然这样效率较高，但是由于增加了一个独立的硬件加速单元，所以在芯片面积上并不占优。由于矢量处理器具有多个标量运算单元，可以通过改进实现矢量运算，而FFT运算也具有矢量运算的特点，所以通过矢量处理器也能够进行FFT运算。那么通过矢量处理器如何高效的进行FFT运算就非常重要。

目前，通过矢量处理器实现FFT运算的困难在于处理器或DSP架构，尤其是数字信号处理芯片中FFT蝶形运算指令的设计。

本发明所公开的通过矢量处理器实现FFT的运算方法，针对矢量处理器的特点，自行定义了新的FFT蝶形运算指令(DIT)，通过将矢量处理器中的各个标量乘累加运算单元进行新颖的互联，以实现FFT蝶形运算。同时，本发明还通过采用高效新颖的存储器地址指针的更新模式，能够快速的计算出FFT运算的输入和输出数据地址。通过各个标量乘累加单元运算结果以及地址指针之间的相互配合，实现了高效的FFT运算。本发明实现简单，可以广泛应用于各种通信类芯片中的可编程矢量处理器设计中。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种通过矢量处理器实现FFT运算的方法及系统。

首先，为实现上述目的，提出一种矢量处理器实现FFT运算的系统，包括顺序串联的指令存储器、取址单元、译码单元和执行单元，其特征在于，所述执行单元包括矢量寄存器单元、数据交换网络、矢量运算单元、数据存储单元、地址产生单元和数据存储器，所述的矢量寄存器单元、数据交换网络和矢量运算单元依次串联形成环形结构，所述矢量寄存器单元的输出端同时连接数据交换网络的输入端与数据存储单元的输入端，矢量寄存器单元的第一输入端连接矢量运算单元的输出端，矢量寄存器单元的第二输入端连接数据存储单元第一输出端，数据存储单元的第二输出端与数据存储器的输入端双向交互连接，数据存储器的另一输入端连接地址产生单元；

所述顺序串联的指令存储器、取址单元和译码单元用以产生指令译码控制信号，控制执行单元；

所述矢量寄存器单元用以暂存数据存储单元读取的即将进行FFT蝶形运算的数据，以及矢量运算单元输出的由FFT蝶形运算产生的数据；

所述数据交换网络用以对即将进行FFT蝶形运算的旋转因子以及蝶形运算的两个数据的实部与虚部按照矢量运算单元的要求进行交换,并将交换得到3个矢量数据输出至矢量运算单元的对应接口；

所述矢量运算单元中设有4个并行的乘累加单元，用于完成FFT运算中的各级蝶形运算；

所述地址产生单元用以产生每一级FFT蝶形运算中输入数据、输出数据以及旋转因子的地址；

所述数据存储单元用以根据地址产生单元产生的地址，将数据存储器内的数据读取至矢量寄存器单元，或根据地址产生单元产生的地址，将矢量寄存器单元输出的数据写入数据存储器；

所述数据存储器用以存储需要进行FFT蝶形运算的数据，以及FFT蝶形运算产生的数据。