矩陣數據轉置裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種矩陣數據轉置裝置，包括桶形移位器、存儲器和控制電路。存儲器與桶形移位器、控制電路分別電連接，存儲器用于存儲N行N列的矩陣數據，桶形移位器被配置為執行N行N列的矩陣數據的循環移位。控制電路包括讀寫單元和移位控制單元，移位控制單元被配置為生成移位量，桶形移位器按照移位量對數據進行移位，讀寫單元被配置為編寫N行N列的地址，將桶形移位器移位之后的矩陣數據按照地址寫入存儲器，并按照地址讀取存儲器以獲得轉置后的矩陣數據。本矩陣數據轉置裝置通過桶形移位器將矩陣數據進行移位，并通過讀寫單元對移位后的矩陣數據寫入存儲器并進行讀取，完成矩陣數據的轉置，提高了矩陣數據的轉置效率。
【專利說明】
矩陣數據轉置裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及計算裝置領域，具體而言，涉及一種矩陣數據轉置裝置。
【背景技術】
[0002] 在計算機計算中，經常會需要將矩陣數據進行轉置，以便于后續運算，保證計算的 準確性和完整性，對于矩陣數據的轉置，一般借助矩陣數據轉置裝置實現，然而，現有的矩 陣數據轉置裝置對矩陣數據的轉置效率較低，不能滿足高效率運算的需求。 【實用新型內容】
[0003] 有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種矩陣數據轉置裝置，以改善上述的問 題。
[0004] 為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：
[0005] -種矩陣數據轉置裝置，所述矩陣數據轉置裝置包括桶形移位器、存儲器和控制 電路，所述控制電路與所述存儲器、桶形移位器均電連接，所述存儲器被配置為存儲N行N列 的矩陣數據，所述桶形移位器被配置為執行N行N列的矩陣數據的循環移位，所述控制電路 包括讀寫單元和移位控制單元，所述移位控制單元被配置為生成移位量，所述桶形移位器 按照所述移位量對矩陣數據進行移位，所述讀寫單元被配置為編寫N行N列的地址，將所述 桶形移位器移位之后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器，并按照所述地址讀取所述 存儲器以獲得轉置后的矩陣數據。
[0006] 優選地，所述桶形移位器包括第一桶形移位器和第二桶形移位器，所述第一桶形 移位器被配置為接收矩陣數據，對所述矩陣數據進行移位，所述第二桶形移位器被配置為 將所述第一桶形移位器移位后的矩陣數據還原為移位前的矩陣數據并輸出所述還原后的 矩陣數據。
[0007] 優選地，所述讀寫單元包括第一寫控制器、第二寫控制器、第一讀控制器、第二讀 控制器、第一選擇器和第二選擇器，所述第一選擇器包括第一輸入端、第二輸入端和輸出 端，所述第二選擇器包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一寫控制器和第二寫控 制器與所述第一桶形移位器電連接，所述第一寫控制器與所述第一選擇器的第一輸入端電 連接，所述第二寫控制器與所述第一選擇器的第二輸入端電連接，所述第一選擇器的輸出 端與所述存儲器電連接，所述第一讀控制器和第二讀控制器與所述第二桶形移位器電連 接，所述第一讀控制器與所述第二選擇器的第一輸出端電連接，所述第二讀控制器與所述 第二選擇器的第二輸出端電連接，所述第二選擇器的輸入端與所述存儲器電連接，所述第 一寫控制器被配置為編寫地址，并將所述第一桶形移位器前一拍移位后的矩陣數據按照所 述地址寫入所述存儲器，所述第二寫控制器被配置為編寫地址，將所述第一桶形移位器后 一拍移位后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器，所述第一讀控制器被配置為在所述 第二寫控制器將所述第一桶形移位器后一拍移位后的矩陣數據寫入存儲器時，讀取所述第 一寫控制器寫入存儲器中的所述第一桶形移位器前一拍移位后的矩陣數據，所述第二讀控 制器被配置為在所述第一寫控制器將所述第一桶形移位器前一拍移位后的矩陣數據寫入 存儲器時，讀取所述第二寫控制器寫入存儲器中的所述第一桶形移位器后一拍移位后的矩 陣數據。
[0008] 優選地，所述存儲器、第一選擇器和第二選擇器的數量均為N個，所述第一寫控制 器、第二寫控制器、第一讀控制器和第二讀控制器均包括N個計數器，所述第一寫控制器的N 個計數器與所述第一桶形移位器的N個輸出端一一電連接，所述第二寫控制器的N個計數器 與所述第一桶形移位器的N個輸出端一一電連接，所述第一寫控制器的N個計數器與所述N 個第一選擇器的第一輸入端一一電連接，所述第二寫控制器的N個計數器與所述N個第一選 擇器的第二輸入端一一電連接，所述第一讀控制器的N個計數器與所述第二桶形移位器的N 個輸入端一一電連接，所述第二讀控制器的N個計數器與所述第二桶形移位器的N個輸入端 一一電連接，所述第一讀控制器的N個計數器與所述N個第二選擇器的第一輸出端一一電連 接，所述第二讀控制器的N個計數器與所述N個第二選擇器的第二輸出端一一電連接。
[0009] 優選地，所述移位控制單元包括第一控制單元和第二控制單元，所述第一控制單 元和第二控制單元包括計數器，所述第一控制單元被配置為在所述第一桶形移位器控制所 述N行N列的矩陣數據中的第M行移位時輸出移位量，所述第M行的移位量為M-1，所述第二控 制單元被配置為在所述第二桶形移位器控制所述移位后的矩陣數據還原為移位前的矩陣 數據時輸出移位量。
[0010] 優選地，所述矩陣數據轉置裝置還包括奇偶指示器，所述奇偶指示器被配置為發 送奇偶指示信號，所述奇偶指示器與所述第一選擇器和所述第二選擇器均電連接。
[0011] 優選地，所述奇偶指示器為電平信號發生器。
[0012] 優選地，所述奇偶指示器的信號翻轉頻率為矩陣數據進入所述桶形移位器的頻率 的一--? 2 x /V
[0013] 優選地，所述桶形移位器為16個單位的桶形移位器。
[0014]優選地，所述存儲器的數量為16個。
[0015]本實用新型的有益效果：
[0016] 本實用新型提供的矩陣數據轉置裝置包括桶形移位器、存儲器和控制電路，所述 存儲器與所述桶形移位器、控制電路分別電連接，所述存儲器用于存儲N行N列的矩陣數據， 所述桶形移位器被配置為執行N行N列的矩陣數據的循環移位，所述控制電路包括讀寫單元 和移位控制單元，所述移位控制單元被配置為生成移位量，所述桶形移位器按照所述移位 量對數據進行移位，所述讀寫單元被配置為編寫N行N列的地址，將所述桶形移位器移位之 后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器，并按照所述地址讀取所述存儲器以獲得轉置 后的矩陣數據。本矩陣數據轉置裝置通過桶形移位器將矩陣數據按照移位控制單元設定的 規則進行移位，并通過讀寫單元對移位后的矩陣數據寫入存儲器并進行讀取，完成矩陣數 據的轉置，大大提高了矩陣數據的轉置效率。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被 看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0018] 圖1是本實用新型實施例提供的矩陣數據轉置裝置100的結構示意圖。
[0019] 圖2a-圖2d是本實用新型實施例提供的對矩陣數據進行轉置的示意圖。
[0020] 圖3是本實用新型實施例提供的矩陣數據轉置裝置200的結構示意圖。
[0021] 主要元件符號說明：桶形移位器110、第一桶形移位器110a、第二桶形移位器110b、 存儲器120、控制電路130、移位控制單元131、第一控制單元131a、第二控制單元131b、讀寫 單元132、第一寫控制器132a、第二寫控制器132b、第一讀控制器133a、第二讀控制器133b、 計數器134、第一選擇器135a、第二選擇器135b、奇偶指示器136。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實 施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來 布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制 要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型 的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本實用新型保護的范圍。
[0023] 請參照圖1，是本實用新型實施例提供的矩陣數據轉置裝置100的結構示意圖。本 實用新型實施例提供的矩陣數據轉置裝置100用于對N行N列的矩陣數據進行轉置。本實用 新型實施例提供的矩陣數據轉置裝置100包括桶形移位器110、存儲器120和控制電路130， 所述控制電路130與所述存儲器120、桶形移位器110均電連接。
[0024] 所述存儲器120被配置為存儲N行N列的矩陣數據。所述桶形移位器110被配置為執 行N行N列的矩陣數據的循環移位。下面通過一示例對矩陣數據的移位做出說明，請參照圖 2a，是4X4的矩陣數據，需要將其轉置為圖2b所示的矩陣數據，在本實施例中，將圖2a中待 轉置的矩陣數據的第一行的數據向右移動零個單位，將第二行的數據向右移動一個單位， 將第三行的數據向右移動兩個單位，將第四行的數據向右移動三個單位，得到圖2c的數據， 為了便于理解，在右邊額外補入一個移位后的矩陣數據，如圖2d所示，按照移位后的矩陣數 據中的對角線對數據進行讀取，即可得到圖2b中的轉置后的矩陣數據，在本實施例中，矩陣 數據均按照這種方式進行轉置。
[0025] 所述控制電路130包括讀寫單元132和移位控制單元131，所述移位控制單元131被 配置為生成移位量，移位量即為每一行數據移動的個數，比如對于前示例中，第二行向右移 動1個單位，那么移位量即為1。所述桶形移位器110按照所述移位量對矩陣數據進行移位， 所述讀寫單元132被配置為編寫N行N列的地址，將所述桶形移位器110移位之后的矩陣數據 按照所述地址寫入所述存儲器120,并按照所述地址讀取所述存儲器120以獲得移位后的矩 陣數據。
[0026] 請參照圖2,是本實用新型實施例提供的矩陣轉置裝置200的結構示意圖。桶形移 位器包括第一桶形移位器1 l〇a和第二桶形移位器110b，所述第一桶形移位器110a被配置為 接收矩陣數據，對所述矩陣數據進行移位，所述第二桶形移位器1 l〇b被配置為將所述第一 桶形移位器移位后的矩陣數據還原為移位前的矩陣數據并輸出所述還原后的矩陣數據。由 于桶形移位器的結構大致相同，此處對桶形移位器不做贅述，在本實施例中，第一桶形移位 器110a和第二桶形移位器110b均為16個單位的桶形移位器，即具有16個數據輸入端和16個 數據輸出端，能夠對16行16列的矩陣數據進行移位。
[0027] 讀寫單元包括第一寫控制器132a、第二寫控制器132b、第一讀控制器133a、第二讀 控制器133b、第一選擇器135a和第二選擇器135b，所述第一選擇器135a包括第一輸入端、第 二輸入端和輸出端，所述第二選擇器135b包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端。第一選擇 器135a和第二選擇器135b均為二選一選擇器。
[0028] 所述第一寫控制器132a和第二寫控制器132b與所述第一桶形移位器110a電連接， 所述第一寫控制器132a與所述第一選擇器135a的第一輸入端電連接。所述第二寫控制器 132b與所述第一選擇器135a的第二輸入端電連接，所述第一選擇器135a的輸出端與所述存 儲器120電連接。
[0029] 所述第一讀控制器133a和第二讀控制器133b與所述第二桶形移位器110b電連接， 所述第一讀控制器133a與所述第二選擇器135b的第一輸出端電連接，所述第二讀控制器 133b與所述第二選擇器135b的第二輸出端電連接，所述第二選擇器135b的輸入端與所述存 儲器120電連接。
[0030]所述第一寫控制器132a被配置為編寫地址，并將所述第一桶形移位器110a前一拍 移位后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器120。此處的前一拍移位后的矩陣數據應 該理解為前一時刻第一桶形移位器ll〇a移位后的矩陣數據。
[0031]所述第二寫控制器132b被配置為編寫地址，將所述第一桶形移位器110a后一拍移 位后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器120。此處的后一拍移位后的矩陣數據應該 理解為后一時刻第一桶形移位器ll〇a移位后的矩陣數據。本實施例中，前一時刻和后一時 刻為連續的兩個時刻。
[0032]所述第一讀控制器133a被配置為在所述第二寫控制器132b將所述第一桶形移位 器110a后一拍移位后的矩陣數據寫入存儲器120時，讀取所述第一寫控制器132a寫入存儲 器120中的所述第一桶形移位器110a前一拍移位后的矩陣數據。
[0033]所述第二讀控制器133b被配置為在所述第一寫控制器132a將所述第一桶形移位 器110a前一拍移位后的矩陣數據寫入存儲器120時，讀取所述第二寫控制器132b寫入存儲 器120中的所述第一桶形移位器110后一拍移位后的矩陣數據。
[0034]為了區分當前拍（時刻）的奇偶性，比如第一拍為奇，第二拍為偶，本實施例中，矩 陣數據轉置裝置200還包括奇偶指示器136,第一選擇器135a和第二選擇器135b均與所述奇 偶指示器136電連接，該奇偶指示器136為一電平信號發生器，其翻轉(從1到1，或者從0到0) 的頻率為拍信號的，奇偶指示器136可以為第一選擇器135a和第二選擇器135b提供參 2 x 7V 考，指示第一寫控制器132a、第二寫控制器132b、第一讀控制器133a和第二讀控制器133b的 運行狀態，容易理解的，第一選擇器135a和第二選擇器135b連接的電平信號為相反的電平 信號，即當第一選擇器135a的電平信號為1時，第二選擇器135b的電平信號為0。
[0035]在本實施例提供的矩陣數據轉置裝置200中，通過兩個寫控制器和兩個讀控制器 之間的切換，對矩陣數據進行連續不斷的讀寫，消除了對存儲器120的讀寫訪問競爭，提高 了數據讀取的效率。
[0036] 在本實施例中，所述存儲器120、第一選擇器135a和第二選擇器135b的數量均為N 個，所述第一寫控制器132a、第二寫控制器132b、第一讀控制器133a和第二讀控制器133b均 包括N個計數器134。所述第一寫控制器132a的N個計數器134與所述第一桶形移位器110a的 N個輸出端一一電連接，所述第二寫控制器133b的N個計數器134與所述第一桶形移位器 110a的N個輸出端一一電連接。
[0037] 所述第一寫控制器132a的N個計數器134與所述N個第一選擇器135a的第一輸入端 一一電連接，所述第二寫控制器132b的N個計數器134與所述N個第一選擇器135a的第二輸 入端一一電連接。所述第一讀控制器133a的N個計數器134與所述第二桶形移位器110b的N 個輸入端一一電連接，所述第二讀控制器133b的N個計數器134與所述第二桶形移位器110b 的N個輸入端一一電連接，所述第一讀控制器133a的N個計數器134與所述N個第二選擇器 135b的第一輸出端一一電連接，所述第二讀控制器133b的N個計數器134與所述N個第二選 擇器135b的第二輸出端 電連接。
[0038]在第一寫控制器132a中的N個計數器134的初始計數值均為0,計數方式為累加，第 二寫控制器132b中的N個計數器134的初始值從0遞增到N，計數方式為累減，第一讀控制器 133a中的N個計數器134的初始值從0遞增到N，計數方式為累減，第二讀控制器133b中的N個 計數器134的初始值均為0,計數方式為累加，其中，計數器134的初始值即為矩陣數據中行 數據的序號。
[0039] 在本實施例中，移位控制單元包括第一控制單元131a和第二控制單元131b，所述 第一控制單元131a和第二控制單元131b包括計數器134,所述第一控制單元131a被配置為 在所述第一桶形移位器ll〇a控制所述N行N列的矩陣數據中的第M行移位時輸出移位量，所 述第M行的移位量為M-1，所述第二控制單元131b被配置為在所述第二桶形移位器110b控制 所述移位后的矩陣數據還原為移位前的矩陣數據時輸出移位量。
[0040] 由于在本實施例中，桶形移位器為16個單位的桶形移位器，那么，相應的，存儲器 120的數量為16個，第一選擇器135a和第二選擇器135b均為16個，所述第一寫控制器132a、 第二寫控制器132b、第一讀控制器133a和第二讀控制器133b均包括16個計數器134。
[0041] 綜上所述，本實用新型提供的矩陣數據轉置裝置通過桶形移位器將矩陣數據按照 移位控制單元設定的移位規則進行移位，通過第一寫控制器和第二寫控制器的配合，將矩 陣數據連續寫入存儲器，并通過第一讀控制器和第二讀控制器連續讀取矩陣數據，消除了 數據冗雜時存儲器的讀寫訪問競爭，完成矩陣數據的轉置，大大提高了矩陣數據的轉置效 率。
[0042] 以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限 于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化 或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應所述以權 利要求的保護范圍為準。
[0043]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一 個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
[0044]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語"第一"、"第二"、"第三"等僅用于區 分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0045]在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語"設 置"、"安裝"、"相連"、"連接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接， 或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介 間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理 解上述術語在本實用新型中的具體含義。
【主權項】
1. 一種矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述矩陣數據轉置裝置包括桶形移位器、存儲 器和控制電路，所述控制電路與所述存儲器、桶形移位器均電連接，所述存儲器被配置為存 儲N行N列的矩陣數據，所述桶形移位器被配置為執行N行N列的矩陣數據的循環移位，所述 控制電路包括讀寫單元和移位控制單元，所述移位控制單元被配置為生成移位量，所述桶 形移位器按照所述移位量對矩陣數據進行移位，所述讀寫單元被配置為編寫N行N列的地 址，將所述桶形移位器移位之后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器，并按照所述地 址讀取所述存儲器以獲得轉置后的矩陣數據。2. 根據權利要求1所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述桶形移位器包括第一桶 形移位器和第二桶形移位器，所述第一桶形移位器被配置為接收矩陣數據，對所述矩陣數 據進行移位，所述第二桶形移位器被配置為將所述第一桶形移位器移位后的矩陣數據還原 為移位前的矩陣數據并輸出所述還原后的矩陣數據。3. 根據權利要求2所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述讀寫單元包括第一寫控 制器、第二寫控制器、第一讀控制器、第二讀控制器、第一選擇器和第二選擇器，所述第一選 擇器包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第二選擇器包括輸入端、第一輸出端和第 二輸出端，所述第一寫控制器和第二寫控制器與所述第一桶形移位器電連接，所述第一寫 控制器與所述第一選擇器的第一輸入端電連接，所述第二寫控制器與所述第一選擇器的第 二輸入端電連接，所述第一選擇器的輸出端與所述存儲器電連接，所述第一讀控制器和第 二讀控制器與所述第二桶形移位器電連接，所述第一讀控制器與所述第二選擇器的第一輸 出端電連接，所述第二讀控制器與所述第二選擇器的第二輸出端電連接，所述第二選擇器 的輸入端與所述存儲器電連接，所述第一寫控制器被配置為編寫地址，并將所述第一桶形 移位器前一拍移位后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲器，所述第二寫控制器被配置 為編寫地址，將所述第一桶形移位器后一拍移位后的矩陣數據按照所述地址寫入所述存儲 器，所述第一讀控制器被配置為在所述第二寫控制器將所述第一桶形移位器后一拍移位后 的矩陣數據寫入存儲器時，讀取所述第一寫控制器寫入存儲器中的所述第一桶形移位器前 一拍移位后的矩陣數據，所述第二讀控制器被配置為在所述第一寫控制器將所述第一桶形 移位器前一拍移位后的矩陣數據寫入存儲器時，讀取所述第二寫控制器寫入存儲器中的所 述第一桶形移位器后一拍移位后的矩陣數據。4. 根據權利要求3所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述存儲器、第一選擇器和 第二選擇器的數量均為N個，所述第一寫控制器、第二寫控制器、第一讀控制器和第二讀控 制器均包括N個計數器，所述第一寫控制器的N個計數器與所述第一桶形移位器的N個輸出 端一一電連接，所述第二寫控制器的N個計數器與所述第一桶形移位器的N個輸出端一一電 連接，所述第一寫控制器的N個計數器與所述N個第一選擇器的第一輸入端一一電連接，所 述第二寫控制器的N個計數器與所述N個第一選擇器的第二輸入端一一電連接，所述第一讀 控制器的N個計數器與所述第二桶形移位器的N個輸入端一一電連接，所述第二讀控制器的 N個計數器與所述第二桶形移位器的N個輸入端一一電連接，所述第一讀控制器的N個計數 器與所述N個第二選擇器的第一輸出端一一電連接，所述第二讀控制器的N個計數器與所述 N個第二選擇器的第二輸出端一一電連接。5. 根據權利要求2所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述移位控制單元包括第 一控制單元和第二控制單元，所述第一控制單元和第二控制單元包括計數器，所述第一控 制單元被配置為在所述第一桶形移位器控制所述N行N列的矩陣數據中的第M行移位時輸出 移位量，所述第M行的移位量為M-1，所述第二控制單元被配置為在所述第二桶形移位器控 制所述移位后的矩陣數據還原為移位前的矩陣數據時輸出移位量。6. 根據權利要求3所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，還包括奇偶指示器，所述奇 偶指示器被配置為發送奇偶指示信號，所述奇偶指示器與所述第一選擇器和所述第二選擇 器均電連接。7. 根據權利要求6所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述奇偶指示器為電平信號 發生器。8. 根據權利要求7所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述奇偶指示器的信號翻轉 頻率為矩陣數據進入所述桶形移位器的頻率白9. 根據權利要求1所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述桶形移位器為16個單位 的桶形移位器。10. 根據權利要求9所述的矩陣數據轉置裝置，其特征在于，所述存儲器的數量為16個。
【文檔編號】G06F12/10GK205721754SQ201620563234
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】史偉仁, 戴榮, 呂春, 陰陶, 林峰
【申請人】成都傅立葉電子科技有限公司