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Datenverschachtelung im Register-File zur Reduzierung des Hardware-Aufwandes einer gemischten Radix-2 / Radix-4 FFT

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016953D
Original Publication Date: 1999-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-21
Document File: 4 page(s) / 74K

Publishing Venue

Siemens

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Matthias Kindler: AUTHOR

Abstract

Um unter Verwendung von eDRAM eine gemischte Radix-2 / Radix 4 FFT (Fast Fourier Transformation) zu realisieren, muß zusätzlich zu dem eDRAM ein Register-File (32 Register mit je 32 Bit) verwendet werden (vgl. Fig. 1). Zur Berechnung der Butterfly- Operationen für Radix-2 und Radix-4 muß in unterschiedlicher Weise auf das Register-File zugegriffen werden, so daß jedes 32 Bit Register mit bis zu drei der vier 32 Bit Stränge des 128 Bit Busses verdrahtet sein muß. Zusätzlich muß für jede Leitung, die ein 32 Bit Register mit einer Leitung des 128 Bit Busses verbindet, ein Treiber vorgesehen sein. Um eine solche logische Verbindung herzustellen, muß daher die Matrix des Register-File fast vollständig vermascht werden. Dies bedeutet einen erheblichen Hardwareaufwand aufgrund der erforderlichen aufwendigen Verdrahtung und der benötigten Treiber.

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Bauelemente

Datenverschachtelung im Register-File zur Reduzierung des Hardware-Aufwandes einer gemischten Radix-2 / Radix-4 FFT

Idee: Matthias Kindler, Neubiberg

Um unter Verwendung von eDRAM eine gemischte Radix-2 / Radix 4 FFT (Fast FourierTransformation) zu realisieren, muß zusätzlich zu dem eDRAM ein Register-File (32Register mit je 32 Bit) verwendet werden (vgl. Fig. 1). Zur Berechnung der Butterfly-Operationen für Radix-2 und Radix-4 muß in unterschiedlicher Weise auf das Register-Filezugegriffen werden, so daß jedes 32 Bit Register mit bis zu drei der vier 32 Bit Stränge des128 Bit Busses verdrahtet sein muß. Zusätzlich muß für jede Leitung, die ein 32 BitRegister mit einer Leitung des 128 Bit Busses verbindet,  ein Treiber vorgesehen sein. Umeine solche logische Verbindung herzustellen, muß daher die Matrix des Register-File fastvollständig vermascht werden. Dies bedeutet einen erheblichen Hardwareaufwand aufgrundder erforderlichen aufwendigen Verdrahtung und der benötigten Treiber.

Um den benötigten Hardwareaufwand zu reduzieren, hat es sich daher als vorteilhafterwiesen, die Daten, die in das Register-File geschrieben werden, zu verschachteln. BeimLesen der Daten aus dem Register-File müssen selbstverständlich die Daten in dasursprüngliche Datenformat zurückgewandelt werden (vgl. Fig. 1 „data conversion“). Dabeiist eine Verschachtelung der Daten in den Registerfiles derart vorzunehmen, daß jedesRegister nur noch auf einen der vier 32 Bit Stränge des 128 Bit Busses gelegt werden muß.Dadurch wird zudem die Anzahl der benötigten Treiber zweckmäßig auf 32 Treiberreduziert werden.

Bei der Betrachtung der nötigen Zugriffe auf das Register-File für die Radix-2 und Radix-4Berechnung, deren Berechnungsstufen eins bis drei in der Tab. 1 dargestellt sind (auf eineDarstellung der Berechnungsstufen vier bis sieben wurde verzichtet), zeigt sich, daß manverschiedene Datenformate benutzen kann, um eine eindeutige Zuordnung der Register zum128 Bit Bus zu erreichen. Beispielhaft wurde hierfür in Fig. 2 die Struktur des Register-Filefür eines von mehreren möglichen Datenformaten dargestellt. Neben der Anzahl derverwendeten Treiber wird durch diese Lösung auch die benötigte Fläche zwischen denRegistern vorteilhaft verringert, da die Bitleitungen, die pro Register zum Bus gehen, von128 auf nunmehr 32 verringert wurden. Allerdings müssen zwei Multiplexer als zusätzlicheBauteile in die Schaltung integriert werden, die die Verschachtelung der Daten vornehmen.

Siemens Technik Report

Jahrgang 2  Nr. 3  April 1999

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Fig. 1

adderunit

128 bit

128 bit

128 bit

128 bit

dataconversion

register file

32 register, 32 bit

eDRAM

workingmemory

128 bit

dataconversion

128 bit

MUX

64 bit

64 bit

mult...