AMD Am29540

Definizione

AMD Am29540, FFT address sequencer (sequenziatore di indirizzi per FFT) è un circuito dedicato che genera, in hardware, la sequenza completa di indirizzi dati (RAM) e indirizzi coefficienti (ROM) necessaria per eseguire le operazioni ripetitive di butterfly in una trasformata di Fourier veloce. L’obiettivo è togliere al microcodice (o alla CPU di controllo) il compito più “costoso”: calcolare ad ogni ciclo quali campioni leggere/scrivere e quale coefficiente (twiddle) usare, mantenendo il flusso deterministico e ad alta velocità. 

Funzioni

• Fornisce un bus di indirizzi che punta, ciclo dopo ciclo, alle coppie di campioni da leggere per la butterfly e alle locazioni dove riscrivere i risultati.

• Fornisce (o coordina) gli indirizzi per i coefficienti (tipicamente in ROM o in generatori sin/cos) in sincronia con i dati.

• Supporta più varianti di algoritmo, selezionabili via pin/controlli: DIT/DIF, radix-2/radix-4, in-place / non-in-place, e gestione del bit-reverse (pre-scramble o output bit-reversed a seconda del caso).

Architettura FFT 

In un processore FFT microcodificato (o “bit-slice”), l’unità aritmetica può fare le somme/moltipliche della butterfly molto velocemente, ma senza un generatore di indirizzi dedicato si rischia di sprecare cicli (o ROM di microcodice) solo per calcolare indici, stride, bit-reverse e alternanza lettura/scrittura. Un sequenziatore come l’Am29540 riduce drasticamente questa complessità: gli dai il tipo di FFT e la lunghezza e lui emette la sequenza di indirizzi per l’intera trasformata.

Dati di identificazione e specifiche (tabella)

Interfacce logiche principali (come si “pilota”)

Dal punto di vista del sistema, è utile pensarlo come 3 blocchi: (1) selezione modalità FFT, (2) contatore/istruzioni di avanzamento, (3) uscita indirizzi + segnali di stato.

• Selezione modalità: controlli per radix-4/2, DIT/DIF, e scelta della sequenza compatibile con dati pre-bit-reversed o meno (controllo tipo PSD nel materiale AMD).

• Lunghezza trasformata: un set di bit (indicati come TL3–TL0 nel diagramma logico) che definisce la lunghezza, latched all’avvio della procedura.

• Butterfly counter e istruzioni: il contatore di butterfly lavora sul fronte positivo di clock e risponde a 4 “istruzioni” funzionali: COUNT (avanza), RESET (inizializza), RESET/LOAD (inizializza e carica un offset), HOLD (pausa).

• Porta indirizzi bidirezionale con 3-state: usata anche per caricare un offset durante RESET/LOAD; l’offset viene combinato con i bit alti non usati dalla lunghezza selezionata (effetto tipo OR sui bit di maggior peso “liberi”).

• Segnali di stato:

  • EVEN/ODD: aiuta l’alternanza tra memorie di lettura/scrittura in non-in-place; in modalità RVI assume anche il ruolo KNZ/KZ (legato alla struttura della butterfly).

  • IT COMP: fine iterazione (fondo “colonna” di butterfly), utile anche per schemi di block floating (scaling per prevenire overflow).

  • FFT COMP: ultima butterfly della trasformata.

Schizzo dei collegamenti più importanti

                      ┌──────────────────────────────┐
                      │   Controller / microcodice    │
                      │ (o FSM / sequencer esterno)   │
                      └──────────────┬───────────────┘
                                     │
                 Modalità FFT        │   Avanzamento / init
   RADIX4/2, DIT/DIF, PSD, TL[3:0]   │   COUNT / RESET / LOAD / HOLD
                                     ▼
                         ┌─────────────────────────┐
                         │  FFT address sequencer  │
                         │       (Am29540)         │
                         │                         │
                         │  ADDRESS[ ] ────────────┼──► RAM addr (data)
                         │                         │
                         │  (coeff addr) ──────────┼──► ROM / sin-cos / twiddle
                         │                         │
                         │  EVEN/ODD ──────────────┼──► banca RAM / R/W swap
                         │  IT COMP  ──────────────┼──► fine iterazione (scaling)
                         │  FFT COMP ──────────────┼──► fine trasformata
                         └──────────────┬──────────┘
                                        │
                                        ▼
                           ┌────────────────────────┐
                           │ Butterfly datapath      │
                           │ (ALU/MAC/complex mul)   │
                           └────────────────────────┘

Come leggerlo: il controller imposta modalità e lunghezza; poi ad ogni ciclo comanda l’avanzamento. Il sequenziatore produce gli indirizzi per pescare i campioni e i coefficienti nel punto giusto, mentre i segnali di stato permettono al sistema di alternare le banche di memoria e di sapere quando cambiare “fase” o terminare.

Modalità di indirizzamento e scelte architetturali (tabella)