矩阵数据转置装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种矩阵数据转置装置，包括桶形移位器、存储器和控制电路。存储器与桶形移位器、控制电路分别电连接，存储器用于存储N行N列的矩阵数据，桶形移位器被配置为执行N行N列的矩阵数据的循环移位。控制电路包括读写单元和移位控制单元，移位控制单元被配置为生成移位量，桶形移位器按照移位量对数据进行移位，读写单元被配置为编写N行N列的地址，将桶形移位器移位之后的矩阵数据按照地址写入存储器，并按照地址读取存储器以获得转置后的矩阵数据。本矩阵数据转置装置通过桶形移位器将矩阵数据进行移位，并通过读写单元对移位后的矩阵数据写入存储器并进行读取，完成矩阵数据的转置，提高了矩阵数据的转置效率。
【专利说明】
矩阵数据转置装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及计算装置领域，具体而言，涉及一种矩阵数据转置装置。
【背景技术】
[0002] 在计算机计算中，经常会需要将矩阵数据进行转置，以便于后续运算，保证计算的 准确性和完整性，对于矩阵数据的转置，一般借助矩阵数据转置装置实现，然而，现有的矩 阵数据转置装置对矩阵数据的转置效率较低，不能满足高效率运算的需求。 【实用新型内容】
[0003] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种矩阵数据转置装置，以改善上述的问 题。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0005] -种矩阵数据转置装置，所述矩阵数据转置装置包括桶形移位器、存储器和控制 电路，所述控制电路与所述存储器、桶形移位器均电连接，所述存储器被配置为存储N行N列 的矩阵数据，所述桶形移位器被配置为执行N行N列的矩阵数据的循环移位，所述控制电路 包括读写单元和移位控制单元，所述移位控制单元被配置为生成移位量，所述桶形移位器 按照所述移位量对矩阵数据进行移位，所述读写单元被配置为编写N行N列的地址，将所述 桶形移位器移位之后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器，并按照所述地址读取所述 存储器以获得转置后的矩阵数据。
[0006] 优选地，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 移位器被配置为接收矩阵数据，对所述矩阵数据进行移位，所述第二桶形移位器被配置为 将所述第一桶形移位器移位后的矩阵数据还原为移位前的矩阵数据并输出所述还原后的 矩阵数据。
[0007] 优选地，所述读写单元包括第一写控制器、第二写控制器、第一读控制器、第二读 控制器、第一选择器和第二选择器，所述第一选择器包括第一输入端、第二输入端和输出 端，所述第二选择器包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一写控制器和第二写控 制器与所述第一桶形移位器电连接，所述第一写控制器与所述第一选择器的第一输入端电 连接，所述第二写控制器与所述第一选择器的第二输入端电连接，所述第一选择器的输出 端与所述存储器电连接，所述第一读控制器和第二读控制器与所述第二桶形移位器电连 接，所述第一读控制器与所述第二选择器的第一输出端电连接，所述第二读控制器与所述 第二选择器的第二输出端电连接，所述第二选择器的输入端与所述存储器电连接，所述第 一写控制器被配置为编写地址，并将所述第一桶形移位器前一拍移位后的矩阵数据按照所 述地址写入所述存储器，所述第二写控制器被配置为编写地址，将所述第一桶形移位器后 一拍移位后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器，所述第一读控制器被配置为在所述 第二写控制器将所述第一桶形移位器后一拍移位后的矩阵数据写入存储器时，读取所述第 一写控制器写入存储器中的所述第一桶形移位器前一拍移位后的矩阵数据，所述第二读控 制器被配置为在所述第一写控制器将所述第一桶形移位器前一拍移位后的矩阵数据写入 存储器时，读取所述第二写控制器写入存储器中的所述第一桶形移位器后一拍移位后的矩 阵数据。
[0008] 优选地，所述存储器、第一选择器和第二选择器的数量均为N个，所述第一写控制 器、第二写控制器、第一读控制器和第二读控制器均包括N个计数器，所述第一写控制器的N 个计数器与所述第一桶形移位器的N个输出端一一电连接，所述第二写控制器的N个计数器 与所述第一桶形移位器的N个输出端一一电连接，所述第一写控制器的N个计数器与所述N 个第一选择器的第一输入端一一电连接，所述第二写控制器的N个计数器与所述N个第一选 择器的第二输入端一一电连接，所述第一读控制器的N个计数器与所述第二桶形移位器的N 个输入端一一电连接，所述第二读控制器的N个计数器与所述第二桶形移位器的N个输入端 一一电连接，所述第一读控制器的N个计数器与所述N个第二选择器的第一输出端一一电连 接，所述第二读控制器的N个计数器与所述N个第二选择器的第二输出端一一电连接。
[0009] 优选地，所述移位控制单元包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单 元和第二控制单元包括计数器，所述第一控制单元被配置为在所述第一桶形移位器控制所 述N行N列的矩阵数据中的第M行移位时输出移位量，所述第M行的移位量为M-1，所述第二控 制单元被配置为在所述第二桶形移位器控制所述移位后的矩阵数据还原为移位前的矩阵 数据时输出移位量。
[0010] 优选地，所述矩阵数据转置装置还包括奇偶指示器，所述奇偶指示器被配置为发 送奇偶指示信号，所述奇偶指示器与所述第一选择器和所述第二选择器均电连接。
[0011] 优选地，所述奇偶指示器为电平信号发生器。
[0012] 优选地，所述奇偶指示器的信号翻转频率为矩阵数据进入所述桶形移位器的频率 的一--? 2 x /V
[0013] 优选地，所述桶形移位器为16个单位的桶形移位器。
[0014]优选地，所述存储器的数量为16个。
[0015]本实用新型的有益效果：
[0016] 本实用新型提供的矩阵数据转置装置包括桶形移位器、存储器和控制电路，所述 存储器与所述桶形移位器、控制电路分别电连接，所述存储器用于存储N行N列的矩阵数据， 所述桶形移位器被配置为执行N行N列的矩阵数据的循环移位，所述控制电路包括读写单元 和移位控制单元，所述移位控制单元被配置为生成移位量，所述桶形移位器按照所述移位 量对数据进行移位，所述读写单元被配置为编写N行N列的地址，将所述桶形移位器移位之 后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器，并按照所述地址读取所述存储器以获得转置 后的矩阵数据。本矩阵数据转置装置通过桶形移位器将矩阵数据按照移位控制单元设定的 规则进行移位，并通过读写单元对移位后的矩阵数据写入存储器并进行读取，完成矩阵数 据的转置，大大提高了矩阵数据的转置效率。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用 的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被 看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018] 图1是本实用新型实施例提供的矩阵数据转置装置100的结构示意图。
[0019] 图2a-图2d是本实用新型实施例提供的对矩阵数据进行转置的示意图。
[0020] 图3是本实用新型实施例提供的矩阵数据转置装置200的结构示意图。
[0021] 主要元件符号说明：桶形移位器110、第一桶形移位器110a、第二桶形移位器110b、 存储器120、控制电路130、移位控制单元131、第一控制单元131a、第二控制单元131b、读写 单元132、第一写控制器132a、第二写控制器132b、第一读控制器133a、第二读控制器133b、 计数器134、第一选择器135a、第二选择器135b、奇偶指示器136。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实 施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来 布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制 要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型 的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本实用新型保护的范围。
[0023] 请参照图1，是本实用新型实施例提供的矩阵数据转置装置100的结构示意图。本 实用新型实施例提供的矩阵数据转置装置100用于对N行N列的矩阵数据进行转置。本实用 新型实施例提供的矩阵数据转置装置100包括桶形移位器110、存储器120和控制电路130， 所述控制电路130与所述存储器120、桶形移位器110均电连接。
[0024] 所述存储器120被配置为存储N行N列的矩阵数据。所述桶形移位器110被配置为执 行N行N列的矩阵数据的循环移位。下面通过一示例对矩阵数据的移位做出说明，请参照图 2a，是4X4的矩阵数据，需要将其转置为图2b所示的矩阵数据，在本实施例中，将图2a中待 转置的矩阵数据的第一行的数据向右移动零个单位，将第二行的数据向右移动一个单位， 将第三行的数据向右移动两个单位，将第四行的数据向右移动三个单位，得到图2c的数据， 为了便于理解，在右边额外补入一个移位后的矩阵数据，如图2d所示，按照移位后的矩阵数 据中的对角线对数据进行读取，即可得到图2b中的转置后的矩阵数据，在本实施例中，矩阵 数据均按照这种方式进行转置。
[0025] 所述控制电路130包括读写单元132和移位控制单元131，所述移位控制单元131被 配置为生成移位量，移位量即为每一行数据移动的个数，比如对于前示例中，第二行向右移 动1个单位，那么移位量即为1。所述桶形移位器110按照所述移位量对矩阵数据进行移位， 所述读写单元132被配置为编写N行N列的地址，将所述桶形移位器110移位之后的矩阵数据 按照所述地址写入所述存储器120,并按照所述地址读取所述存储器120以获得移位后的矩 阵数据。
[0026] 请参照图2,是本实用新型实施例提供的矩阵转置装置200的结构示意图。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被配置为 接收矩阵数据，对所述矩阵数据进行移位，所述第二桶形移位器1 l〇b被配置为将所述第一 桶形移位器移位后的矩阵数据还原为移位前的矩阵数据并输出所述还原后的矩阵数据。由 于桶形移位器的结构大致相同，此处对桶形移位器不做赘述，在本实施例中，第一桶形移位 器110a和第二桶形移位器110b均为16个单位的桶形移位器，即具有16个数据输入端和16个 数据输出端，能够对16行16列的矩阵数据进行移位。
[0027] 读写单元包括第一写控制器132a、第二写控制器132b、第一读控制器133a、第二读 控制器133b、第一选择器135a和第二选择器135b，所述第一选择器135a包括第一输入端、第 二输入端和输出端，所述第二选择器135b包括输入端、第一输出端和第二输出端。第一选择 器135a和第二选择器135b均为二选一选择器。
[0028] 所述第一写控制器132a和第二写控制器132b与所述第一桶形移位器110a电连接， 所述第一写控制器132a与所述第一选择器135a的第一输入端电连接。所述第二写控制器 132b与所述第一选择器135a的第二输入端电连接，所述第一选择器135a的输出端与所述存 储器120电连接。
[0029] 所述第一读控制器133a和第二读控制器133b与所述第二桶形移位器110b电连接， 所述第一读控制器133a与所述第二选择器135b的第一输出端电连接，所述第二读控制器 133b与所述第二选择器135b的第二输出端电连接，所述第二选择器135b的输入端与所述存 储器120电连接。
[0030]所述第一写控制器132a被配置为编写地址，并将所述第一桶形移位器110a前一拍 移位后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器120。此处的前一拍移位后的矩阵数据应 该理解为前一时刻第一桶形移位器ll〇a移位后的矩阵数据。
[0031]所述第二写控制器132b被配置为编写地址，将所述第一桶形移位器110a后一拍移 位后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器120。此处的后一拍移位后的矩阵数据应该 理解为后一时刻第一桶形移位器ll〇a移位后的矩阵数据。本实施例中，前一时刻和后一时 刻为连续的两个时刻。
[0032]所述第一读控制器133a被配置为在所述第二写控制器132b将所述第一桶形移位 器110a后一拍移位后的矩阵数据写入存储器120时，读取所述第一写控制器132a写入存储 器120中的所述第一桶形移位器110a前一拍移位后的矩阵数据。
[0033]所述第二读控制器133b被配置为在所述第一写控制器132a将所述第一桶形移位 器110a前一拍移位后的矩阵数据写入存储器120时，读取所述第二写控制器132b写入存储 器120中的所述第一桶形移位器110后一拍移位后的矩阵数据。
[0034]为了区分当前拍（时刻）的奇偶性，比如第一拍为奇，第二拍为偶，本实施例中，矩 阵数据转置装置200还包括奇偶指示器136,第一选择器135a和第二选择器135b均与所述奇 偶指示器136电连接，该奇偶指示器136为一电平信号发生器，其翻转(从1到1，或者从0到0) 的频率为拍信号的，奇偶指示器136可以为第一选择器135a和第二选择器135b提供参 2 x 7V 考，指示第一写控制器132a、第二写控制器132b、第一读控制器133a和第二读控制器133b的 运行状态，容易理解的，第一选择器135a和第二选择器135b连接的电平信号为相反的电平 信号，即当第一选择器135a的电平信号为1时，第二选择器135b的电平信号为0。
[0035]在本实施例提供的矩阵数据转置装置200中，通过两个写控制器和两个读控制器 之间的切换，对矩阵数据进行连续不断的读写，消除了对存储器120的读写访问竞争，提高 了数据读取的效率。
[0036] 在本实施例中，所述存储器120、第一选择器135a和第二选择器135b的数量均为N 个，所述第一写控制器132a、第二写控制器132b、第一读控制器133a和第二读控制器133b均 包括N个计数器134。所述第一写控制器132a的N个计数器134与所述第一桶形移位器110a的 N个输出端一一电连接，所述第二写控制器133b的N个计数器134与所述第一桶形移位器 110a的N个输出端一一电连接。
[0037] 所述第一写控制器132a的N个计数器134与所述N个第一选择器135a的第一输入端 一一电连接，所述第二写控制器132b的N个计数器134与所述N个第一选择器135a的第二输 入端一一电连接。所述第一读控制器133a的N个计数器134与所述第二桶形移位器110b的N 个输入端一一电连接，所述第二读控制器133b的N个计数器134与所述第二桶形移位器110b 的N个输入端一一电连接，所述第一读控制器133a的N个计数器134与所述N个第二选择器 135b的第一输出端一一电连接，所述第二读控制器133b的N个计数器134与所述N个第二选 择器135b的第二输出端 电连接。
[0038]在第一写控制器132a中的N个计数器134的初始计数值均为0,计数方式为累加，第 二写控制器132b中的N个计数器134的初始值从0递增到N，计数方式为累减，第一读控制器 133a中的N个计数器134的初始值从0递增到N，计数方式为累减，第二读控制器133b中的N个 计数器134的初始值均为0,计数方式为累加，其中，计数器134的初始值即为矩阵数据中行 数据的序号。
[0039] 在本实施例中，移位控制单元包括第一控制单元131a和第二控制单元131b，所述 第一控制单元131a和第二控制单元131b包括计数器134,所述第一控制单元131a被配置为 在所述第一桶形移位器ll〇a控制所述N行N列的矩阵数据中的第M行移位时输出移位量，所 述第M行的移位量为M-1，所述第二控制单元131b被配置为在所述第二桶形移位器110b控制 所述移位后的矩阵数据还原为移位前的矩阵数据时输出移位量。
[0040] 由于在本实施例中，桶形移位器为16个单位的桶形移位器，那么，相应的，存储器 120的数量为16个，第一选择器135a和第二选择器135b均为16个，所述第一写控制器132a、 第二写控制器132b、第一读控制器133a和第二读控制器133b均包括16个计数器134。
[0041] 综上所述，本实用新型提供的矩阵数据转置装置通过桶形移位器将矩阵数据按照 移位控制单元设定的移位规则进行移位，通过第一写控制器和第二写控制器的配合，将矩 阵数据连续写入存储器，并通过第一读控制器和第二读控制器连续读取矩阵数据，消除了 数据冗杂时存储器的读写访问竞争，完成矩阵数据的转置，大大提高了矩阵数据的转置效 率。
[0042] 以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化 或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权 利要求的保护范围为准。
[0043]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0044]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语"第一"、"第二"、"第三"等仅用于区 分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"设 置"、"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接， 或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介 间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理 解上述术语在本实用新型中的具体含义。
【主权项】
1. 一种矩阵数据转置装置，其特征在于，所述矩阵数据转置装置包括桶形移位器、存储 器和控制电路，所述控制电路与所述存储器、桶形移位器均电连接，所述存储器被配置为存 储N行N列的矩阵数据，所述桶形移位器被配置为执行N行N列的矩阵数据的循环移位，所述 控制电路包括读写单元和移位控制单元，所述移位控制单元被配置为生成移位量，所述桶 形移位器按照所述移位量对矩阵数据进行移位，所述读写单元被配置为编写N行N列的地 址，将所述桶形移位器移位之后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器，并按照所述地 址读取所述存储器以获得转置后的矩阵数据。2. 根据权利要求1所述的矩阵数据转置装置，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为接收矩阵数据，对所述矩阵数 据进行移位，所述第二桶形移位器被配置为将所述第一桶形移位器移位后的矩阵数据还原 为移位前的矩阵数据并输出所述还原后的矩阵数据。3. 根据权利要求2所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述读写单元包括第一写控 制器、第二写控制器、第一读控制器、第二读控制器、第一选择器和第二选择器，所述第一选 择器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二选择器包括输入端、第一输出端和第 二输出端，所述第一写控制器和第二写控制器与所述第一桶形移位器电连接，所述第一写 控制器与所述第一选择器的第一输入端电连接，所述第二写控制器与所述第一选择器的第 二输入端电连接，所述第一选择器的输出端与所述存储器电连接，所述第一读控制器和第 二读控制器与所述第二桶形移位器电连接，所述第一读控制器与所述第二选择器的第一输 出端电连接，所述第二读控制器与所述第二选择器的第二输出端电连接，所述第二选择器 的输入端与所述存储器电连接，所述第一写控制器被配置为编写地址，并将所述第一桶形 移位器前一拍移位后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储器，所述第二写控制器被配置 为编写地址，将所述第一桶形移位器后一拍移位后的矩阵数据按照所述地址写入所述存储 器，所述第一读控制器被配置为在所述第二写控制器将所述第一桶形移位器后一拍移位后 的矩阵数据写入存储器时，读取所述第一写控制器写入存储器中的所述第一桶形移位器前 一拍移位后的矩阵数据，所述第二读控制器被配置为在所述第一写控制器将所述第一桶形 移位器前一拍移位后的矩阵数据写入存储器时，读取所述第二写控制器写入存储器中的所 述第一桶形移位器后一拍移位后的矩阵数据。4. 根据权利要求3所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述存储器、第一选择器和 第二选择器的数量均为N个，所述第一写控制器、第二写控制器、第一读控制器和第二读控 制器均包括N个计数器，所述第一写控制器的N个计数器与所述第一桶形移位器的N个输出 端一一电连接，所述第二写控制器的N个计数器与所述第一桶形移位器的N个输出端一一电 连接，所述第一写控制器的N个计数器与所述N个第一选择器的第一输入端一一电连接，所 述第二写控制器的N个计数器与所述N个第一选择器的第二输入端一一电连接，所述第一读 控制器的N个计数器与所述第二桶形移位器的N个输入端一一电连接，所述第二读控制器的 N个计数器与所述第二桶形移位器的N个输入端一一电连接，所述第一读控制器的N个计数 器与所述N个第二选择器的第一输出端一一电连接，所述第二读控制器的N个计数器与所述 N个第二选择器的第二输出端一一电连接。5. 根据权利要求2所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述移位控制单元包括第 一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元包括计数器，所述第一控 制单元被配置为在所述第一桶形移位器控制所述N行N列的矩阵数据中的第M行移位时输出 移位量，所述第M行的移位量为M-1，所述第二控制单元被配置为在所述第二桶形移位器控 制所述移位后的矩阵数据还原为移位前的矩阵数据时输出移位量。6. 根据权利要求3所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，还包括奇偶指示器，所述奇 偶指示器被配置为发送奇偶指示信号，所述奇偶指示器与所述第一选择器和所述第二选择 器均电连接。7. 根据权利要求6所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述奇偶指示器为电平信号 发生器。8. 根据权利要求7所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述奇偶指示器的信号翻转 频率为矩阵数据进入所述桶形移位器的频率白9. 根据权利要求1所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述桶形移位器为16个单位 的桶形移位器。10. 根据权利要求9所述的矩阵数据转置装置，其特征在于，所述存储器的数量为16个。
【文档编号】G06F12/10GK205721754SQ201620563234
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】史伟仁, 戴荣, 吕春, 阴陶, 林峰
【申请人】成都傅立叶电子科技有限公司