基于并行結(jié)構(gòu)的FFT算法的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf_第1頁(yè)
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1、快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)是數(shù)字信號(hào)處理中的重要工具,它是將時(shí)域信號(hào)變換到頻域信號(hào)的處理。FFT算法作為數(shù)字信號(hào)處理中的核心算法,在頻譜分析、匹配濾波、數(shù)字通信、圖像處理中有著重要的應(yīng)用。本文作為醫(yī)用 CT機(jī)錐束三維成像的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的一部分,研究了成像系統(tǒng)中的快速傅里葉變換算法。它作為成像算法的的關(guān)鍵步驟,制約著整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,因此設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)高效的FFT算法對(duì)醫(yī)用CT機(jī)系統(tǒng)性能的提升

2、有著重要的意義。文中對(duì)FFT算法的進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高性能的軟硬件結(jié)構(gòu),研究的主要內(nèi)容包括以下部分:
  本文深入分析了各類(lèi)FFT算法和FFT處理器的硬件結(jié)構(gòu),在FFT算法的軟件實(shí)現(xiàn)上,針對(duì)傳統(tǒng)混合基計(jì)算FFT算法的不足,結(jié)合了SSE指令集的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了改善,使其適合SIMD(Single Instruction Multiple Data)結(jié)構(gòu),有效減少了FFT算法的運(yùn)算時(shí)間。在硬件結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)上,結(jié)合FFT算法流程的特點(diǎn)

3、,設(shè)計(jì)了并行運(yùn)算單元和流水線(xiàn)相結(jié)合的FFT IP核的硬件結(jié)構(gòu),并根據(jù)結(jié)構(gòu)的需求設(shè)計(jì)了五種不同類(lèi)型的處理單元,對(duì)處理單元中的復(fù)數(shù)乘法器以及旋轉(zhuǎn)因子的對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行了優(yōu)化。本文設(shè)計(jì)的FFT IP核在Xilinx公司的Virtex-5系列XC5VLX50T FPGA上進(jìn)行實(shí)現(xiàn),對(duì)于1024點(diǎn)FFT IP核系統(tǒng),最高工作頻率可以達(dá)到319MHz,總的計(jì)算時(shí)間為3.329μs,滿(mǎn)足高速實(shí)時(shí)的要求,為醫(yī)用CT機(jī)錐束三維成像的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了

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