專利名稱：一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)算數(shù)據(jù)排序序號(hào)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在數(shù)字圖像信號(hào)處理時(shí)需要計(jì)算數(shù)據(jù)排序序號(hào)后并找到中值，噪聲處
理中的中值濾波就需要計(jì)算排序的序號(hào)后找到中值，中值濾波一般開3x3 窗口，或5x5窗口，然后從這些數(shù)據(jù)中找出中值。
排序序號(hào)就是對(duì)數(shù)按從大到小依次排列的序號(hào)，或者從小到大依次排 列的序號(hào)，計(jì)算排序序號(hào)后就可以得到數(shù)據(jù)的排序，排序在軟件算法里面 有很多，如冒泡排序、選擇排序法、插入排序法、快速排序法、合并排序 法、計(jì)數(shù)排序法等。這些方法在軟件程序中很容易實(shí)現(xiàn)，但在硬件中很難 實(shí)現(xiàn)這些算法和思想，并且軟件實(shí)現(xiàn)的排序很難滿足實(shí)時(shí)性系統(tǒng)對(duì)速度的 要求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是為音、視頻處理及其它需要硬件實(shí) 現(xiàn)高速的計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的情況，設(shè)計(jì)一種便于硬件實(shí)現(xiàn)計(jì)算的多數(shù) 據(jù)排序序號(hào)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的組成如下
一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件結(jié)構(gòu)，在N個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)樣本中計(jì)算其 中N個(gè)數(shù)的排序序號(hào)時(shí)；該結(jié)構(gòu)由N個(gè)計(jì)算單元組成；
其中每個(gè)所述的計(jì)算單元計(jì)算一個(gè)數(shù)據(jù)排序序號(hào)，所述的任一計(jì)算單 元包括N-1個(gè)數(shù)值比較器和一個(gè)加法器，待計(jì)算序號(hào)的數(shù)據(jù)分別輸入N-1 個(gè)數(shù)值比較器的同一輸入端，其它N-1個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入數(shù)值比較器的另一 輸入端，比較后的結(jié)果輸入至加法器進(jìn)行相加得到該數(shù)據(jù)的排序序號(hào)。
在本實(shí)用新型所述的結(jié)構(gòu)中，若兩個(gè)數(shù)據(jù)在所述的其它計(jì)算單元中已 經(jīng)比較，只需將該比較結(jié)果通過反向器，以替代所需的數(shù)值比較器。
在本實(shí)用新型所述的結(jié)構(gòu)中，最多可把N(N-1)/2個(gè)所述的數(shù)值比較器 替換為反向器。本實(shí)用新型所述的數(shù)值比較器可為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)兩輸入數(shù)據(jù)相減的減 法裝置和一個(gè)用于判斷相減結(jié)果是否大于零的判斷裝置組成；待比較的兩 數(shù)輸入減法裝置進(jìn)行相減，得到的差值輸入判斷裝置進(jìn)行判斷，該判斷的 結(jié)果輸出。
本結(jié)構(gòu)使用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)排序序號(hào)運(yùn)算，對(duì)樣本的數(shù)據(jù)沒有個(gè)數(shù)上的 限制，只需添加簡單的硬件結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的排序，取中值等運(yùn)算， 具有廣泛的應(yīng)用空間。由于本實(shí)用新型的算法特別適合于硬件實(shí)現(xiàn)，降低 了硬件的面積，和軟件相比有明顯的速度優(yōu)勢，且數(shù)據(jù)越多本實(shí)用新型的 的速度優(yōu)勢就越明顯。


圖1是數(shù)值比較器輸入輸出口的示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。 實(shí)施例l
本實(shí)用新型中所用到的數(shù)值比較器如圖1所示，有兩個(gè)輸入端分別為 A端和B端，待比較的兩數(shù)分別從A端和B端輸入，輸出端輸出一個(gè)lbit 的數(shù)。若A端的數(shù)大于或等于B端的數(shù)，則輸出端輸出1，若輸入A端的 數(shù)小于輸入B端的數(shù)，則輸出端C輸出0。
在計(jì)算N個(gè)數(shù)據(jù)樣本中l(wèi)個(gè)數(shù)據(jù)，設(shè)為a的排序序號(hào)時(shí)，需要一個(gè)計(jì) 算單元。其包括N-1個(gè)數(shù)值比較器與1個(gè)加法器。數(shù)據(jù)a分別輸入所有數(shù) 值比較器的同一輸入端，其它數(shù)據(jù)輸入數(shù)值比較器另一輸入端，進(jìn)行比較， 其比較結(jié)果輸入到加法器中相加，得到數(shù)據(jù)a的排序序號(hào)。本實(shí)用新型結(jié) 構(gòu)計(jì)算出的排序序號(hào)是從0開始。 實(shí)施例2
以取N-3為例，即有3個(gè)數(shù)據(jù)待計(jì)算排序序號(hào)時(shí)，需要3個(gè)如實(shí)時(shí)例 1中所述的計(jì)算單元。把每一個(gè)計(jì)算單元排列在一列上，如圖2所示為3 列，每列包括2個(gè)數(shù)值比較器和1個(gè)加法器。其中，數(shù)據(jù)1分別輸入1列的數(shù)值比較器211、數(shù)值比較器212的A 端，其它兩個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入1列中數(shù)值比較器的B端。
數(shù)據(jù)2分別輸入2列的數(shù)值比較器221、數(shù)值比較器222的A端，其 它數(shù)據(jù)分別輸入2列中數(shù)值比較器的B端。
數(shù)據(jù)3分別輸入3列的數(shù)值比較器231、數(shù)值比較器232的A端，其 它數(shù)據(jù)分別輸入3列中數(shù)值比較器的B端。
數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2在數(shù)值比較器211中比較后的輸出結(jié)果，以及數(shù)據(jù)1 和數(shù)據(jù)3在數(shù)值比較器212的比較結(jié)果輸入加法器210。在加法器210中 相加得到數(shù)據(jù)1在3個(gè)數(shù)中排序的序號(hào)。
數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)1在數(shù)值比較器221中比較后的輸出結(jié)果，與數(shù)據(jù)2和 數(shù)據(jù)3在數(shù)值比較器222的比較結(jié)果輸入加法器220。在加法器220中相 加得到數(shù)據(jù)2在3個(gè)數(shù)中排序的序號(hào)。
同上，數(shù)據(jù)3和數(shù)據(jù)1在數(shù)值比較器231中比較后的輸出結(jié)果，與數(shù) 據(jù)3和數(shù)據(jù)2在數(shù)值比較器232的比較結(jié)果輸入加法器230。在加法器230 中相加得到數(shù)據(jù)3在3個(gè)數(shù)中排序的序號(hào)。 實(shí)施例3
在圖2中，第2列數(shù)值比較器221比較的數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)1，在第1列 數(shù)值比較器211中已經(jīng)比較，只是結(jié)果相反。同樣數(shù)值比較器231中比較 的數(shù)據(jù)3和數(shù)據(jù)1，數(shù)值比較器232比較的數(shù)據(jù)3和數(shù)據(jù)2，都在前面列 已經(jīng)比較只是比較的結(jié)果相反，因此可把前面比較的結(jié)果通過反向器進(jìn)行 取反得到這些比較結(jié)果，從而去掉這些數(shù)值比較器以節(jié)省硬件空間?？珊?單的推算在有N個(gè)數(shù)比較，分為N列的情況下，第二列有一組數(shù)據(jù)在前面 列比較過；第三列有兩組數(shù)據(jù)在前面列比較過；以此類推在N列中有N-1 組數(shù)據(jù)在前面列已經(jīng)比較過，因此在N列中一共可以節(jié)省N(N-1)/2個(gè)數(shù)值 比較器。
節(jié)省以后的結(jié)構(gòu)如圖3所示，數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2輸入數(shù)值比較器311中， 數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)3輸入數(shù)值比較器312中，數(shù)值比較器311和數(shù)值比較器312 的輸出結(jié)果在加法器310中相加，得到數(shù)據(jù)1的序號(hào)。
數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3輸入比較器322，數(shù)值比較器311的比較結(jié)果經(jīng)過反 向器后與數(shù)值比較器322的比較結(jié)果在加法器320中相加，得到數(shù)據(jù)2的 序號(hào)。
數(shù)值比較器312的輸出結(jié)果和數(shù)值比較器322的輸出結(jié)果分別通過反向器后在加法器330中相加，得到數(shù)據(jù)3的序號(hào)。 實(shí)施例4
以取N^3為例，即在數(shù)據(jù)樣本包括9個(gè)數(shù)字，如圖4所示需要計(jì)算每 個(gè)數(shù)據(jù)的排序序號(hào)，數(shù)據(jù)1分別輸入第1列所有數(shù)值比較器的A端。其它 8個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入1列中所有數(shù)值比較器的B端，第1列數(shù)值比較器的輸 出結(jié)果在加法器410中相加得到數(shù)據(jù)1的排序序號(hào)。
數(shù)據(jù)2分別輸入第2列2至8行的數(shù)值比較器A端，除數(shù)據(jù)1和2外 其它7個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入第2列2至8行數(shù)值比較器的B端；1行1列的數(shù) 值比較器通過反向器后和2列所有數(shù)值比較器的輸出結(jié)果輸入加法器420 中相加得到數(shù)據(jù)2的排序序號(hào)。
數(shù)據(jù)3分別輸入第3列3至8行的數(shù)值比較器A端，除數(shù)據(jù)l、 2、 3 外其它6個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入第3列3至8行數(shù)值比較器的B端；2行1列數(shù) 值比較器、2行2列數(shù)值比較器的輸出結(jié)果通過反向器后和3列的所有數(shù) 值比較器的輸出結(jié)果輸入加法器430中相加得到數(shù)據(jù)3的排序序號(hào)。
數(shù)據(jù)4分別輸入第4列4至8行的數(shù)值比較器A端，除數(shù)據(jù)1至4外 其它5個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入第4列4至8行數(shù)值比較器的B端；3行1列數(shù)值 比較器、3行2列數(shù)值比較器、3行3列數(shù)值比較器通過反向器后和4列的 所有數(shù)值比較器的輸出結(jié)果輸入加法器440中相加得到數(shù)據(jù)4的排序序號(hào)。
依照附圖和上面列的結(jié)構(gòu)規(guī)律可以推算出第5至7列的具體結(jié)構(gòu)，在 此不詳細(xì)描述。
第8行1列數(shù)值比較器、8行2列數(shù)值比較器、8行3列數(shù)值比較器、 8行4列數(shù)值比較器、8行5列數(shù)值比較器、8行6列數(shù)值比較器、8行7 列數(shù)值比較器、8行8列數(shù)值比較器、通過反向器后輸入加法器490中相 加得到數(shù)據(jù)9的排序序號(hào)。 實(shí)施例5
在數(shù)據(jù)樣本包括N個(gè)數(shù)字，需要計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)的排序序號(hào)，數(shù)據(jù)l分 別輸入第1列所有數(shù)值比較器的A端。其它2~N個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入對(duì)應(yīng)行數(shù) 值比較器的B端，第1列數(shù)值比較器輸出的結(jié)果在第1列的加法器中相加 得到數(shù)據(jù)1的排序序號(hào)。
數(shù)據(jù)2分別輸入第2 N-l行2列的數(shù)值比較器A端，3~N個(gè)數(shù)據(jù)分別 輸入第2列2-N-l行的相應(yīng)數(shù)值比較器的B端。1行1列的數(shù)值比較器通 過反向器后和2列的所有數(shù)值比較器的輸出結(jié)果輸入第二列加法器相加得到數(shù)據(jù)2的排序序號(hào)。
數(shù)據(jù)3分別輸入第3~N-1行3列的數(shù)值比較器A端，第4~N個(gè)數(shù)據(jù) 分別輸入第3列3 N-1行的數(shù)值比較器的B端。2行1列數(shù)值比較器和2 行2列數(shù)值比較器通過反向器后和3列的所有數(shù)值比較器的輸出結(jié)果輸入 第三列加法器相加得到數(shù)據(jù)3的排序序號(hào)。
數(shù)據(jù)4分別輸入第4~N-1行4列的數(shù)值比較器A端，第5~N個(gè)數(shù)據(jù) 分別輸入第4列4至8行的數(shù)值比較器的B端。3行1列數(shù)值比較器、3 行2列數(shù)值比較器和3行3列數(shù)值比較器通過反向器后和4列的所有數(shù)值 比較器的輸出結(jié)果輸入第三列加法器相加得到數(shù)據(jù)4的排序序號(hào)。
依照上面每列的結(jié)構(gòu)規(guī)律可以推算出第5至N-2列的具體結(jié)構(gòu)，在此 不詳細(xì)描述。
數(shù)據(jù)N-l分別輸入第N-l列N-l行的數(shù)值比較器A端，第N個(gè)數(shù)據(jù) 輸入第N-l行N-l列的數(shù)值比較器的B端。和1列N-2行數(shù)值比較器、2 列N-2行數(shù)值比較器和3列N-2行數(shù)值比較器至N-3列N-2行數(shù)值比較器 的輸出結(jié)構(gòu)和N-2列N-2行數(shù)值比較器的輸出結(jié)果通過反向器后和N-l列 N-l行數(shù)值比較器的輸出結(jié)果輸入第N-1列加法器相加得到數(shù)據(jù)N-1的排 序序號(hào)。
.第N-l行1列數(shù)值比較器、N-l行2列數(shù)值比較器、N-l行3列數(shù)值 比較器、N-l行4列數(shù)值比較器、N-l行5列數(shù)值比較器、N-l行6列數(shù)值 比較器至N-1行N-1列數(shù)值比較器通過反向器后輸入第N列加法器相加得 到數(shù)據(jù)N的排序序號(hào)。
數(shù)值比較器也可替換為 一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)減法的裝置和用于判斷比較結(jié)果 是否大于零的裝置。需比較的兩數(shù)分別輸入用于實(shí)現(xiàn)減法的裝置輸出的結(jié) 果輸入用于判斷結(jié)果是否大于零的裝置，其判斷結(jié)果輸出。
數(shù)值比較器也可為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)減法的裝置和用于判斷比較結(jié)果是否 大于零的裝置組成。需比較的兩數(shù)分別輸入用于實(shí)現(xiàn)減法的裝置輸出的結(jié) 果輸入用于判斷結(jié)果是否大于零的裝置，其判斷結(jié)果輸出。
本結(jié)構(gòu)使用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)排序序號(hào)的計(jì)算，對(duì)樣本的數(shù)據(jù)沒有個(gè)數(shù)上 的限制，且只需添加簡單的硬件結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的排序，取中值等運(yùn) 算，具有廣泛的應(yīng)用空間。由于本實(shí)用新型的算法特別適合于硬件實(shí)現(xiàn)， 降低了硬件的面積，和軟件相比有明顯的速度優(yōu)勢。且數(shù)據(jù)越多排序的速度優(yōu)勢就越明顯。
當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限 于上述舉例，本技術(shù)的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的 變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、 一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于，在N個(gè)數(shù)的 數(shù)據(jù)樣本中計(jì)算其中每個(gè)數(shù)的排序序號(hào)時(shí)；該結(jié)構(gòu)由N個(gè)計(jì)算單元組成;其中每個(gè)所述的計(jì)算單元計(jì)算一個(gè)數(shù)的據(jù)排序序號(hào)，所述的任一計(jì)算 單元包括N-l個(gè)數(shù)值比較器和一個(gè)加法器，待計(jì)算序號(hào)的數(shù)據(jù)分別輸入 N-l個(gè)數(shù)值比較器的同一輸入端，其它N-1個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入數(shù)值比較器的 另一輸入端，比較后的結(jié)果輸入至加法器進(jìn)行相加得到該數(shù)據(jù)的排序序 號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件結(jié)構(gòu)，其 特征在于，若兩個(gè)數(shù)據(jù)在所述的其它計(jì)算單元中己經(jīng)比較，只需將該比較 結(jié)果通過反向器，以替代所需的數(shù)值比較器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件結(jié)構(gòu)，其 特征在于，最多可把N(N-l)/2個(gè)所述的數(shù)值比較器替換為反向器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的數(shù)值比較器可為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)兩輸入數(shù)據(jù)相減 的減法裝置和一個(gè)用于判斷相減結(jié)果是否大于零的判斷裝置組成;待比較 的兩數(shù)輸入減法裝置進(jìn)行相減，得到的差值輸入判斷裝置進(jìn)行判斷，該判 斷的結(jié)果輸出。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種計(jì)算多數(shù)據(jù)排序序號(hào)的硬件結(jié)構(gòu)，在N個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)樣本中計(jì)算每個(gè)數(shù)的排序序號(hào)時(shí)，該結(jié)構(gòu)由N個(gè)計(jì)算單元組成；其中每個(gè)計(jì)算單元計(jì)算一個(gè)數(shù)據(jù)排序序號(hào)，所述計(jì)算單元包括N-1個(gè)數(shù)值比較器和一個(gè)加法器，待計(jì)算序號(hào)的數(shù)據(jù)分別輸入N-1個(gè)數(shù)值比較器的同一輸入端，其它N-1個(gè)數(shù)據(jù)分別輸入數(shù)值比較器的另一輸入端，比較后的結(jié)果輸入至加法器相加后得到該數(shù)據(jù)的排序序號(hào)。本結(jié)構(gòu)使用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)排序序號(hào)的運(yùn)算，對(duì)待比較的數(shù)據(jù)沒有個(gè)數(shù)上的限制，只需添加簡單的硬件結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的排序，取中值等運(yùn)算，具有廣泛的應(yīng)用空間；另外本結(jié)構(gòu)便于硬件實(shí)現(xiàn)，降低了硬件的面積，運(yùn)算速度優(yōu)于軟件，且數(shù)據(jù)越多本結(jié)構(gòu)的速度優(yōu)勢就越明顯。
文檔編號(hào)G06F7/22GK201156248SQ20082009209
公開日2008年11月26日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者常軍鋒, 張亞國, 嶺 石, 濤 鄭 申請人:深圳艾科創(chuàng)新微電子有限公司