基于單端口sram的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單端口SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法，包括：基于單端口SRAM來存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)；當(dāng)開啟設(shè)置在單端口SRAM前端的矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)后，所要訪問的目標(biāo)地址：第n行第m列，通過矩陣轉(zhuǎn)置進(jìn)行行列地址交叉轉(zhuǎn)換為：第m行第n列；所述單端口SRAM將轉(zhuǎn)換后的地址作為目標(biāo)地址，并輸出該地址中存放的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的方案將矩陣轉(zhuǎn)置的時(shí)間復(fù)雜度直接降為0，不需要耗費(fèi)任何時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)矩陣的轉(zhuǎn)置，與傳統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方式相比較，能極大的節(jié)省時(shí)間開銷。
【專利說明】
基于單端口 SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及矩陣數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單端口 SRAM的零耗時(shí)矩陣 轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理過程中，經(jīng)常會(huì)遇到矩陣轉(zhuǎn)置的數(shù)學(xué)問題，傳統(tǒng)CPU在處理此類 問題時(shí)將會(huì)消耗大量的資源，目前最快的軟件轉(zhuǎn)置算法時(shí)間復(fù)雜度也在O(mXn)，其中m、n 為矩陣的列數(shù)和行數(shù)，對于一個(gè)1000X1000的矩陣來說，其時(shí)間復(fù)雜度為1〇6量級。
[0003] 傳統(tǒng)方案中只能夠通過軟件算法來實(shí)現(xiàn)矩陣轉(zhuǎn)置，由于軟件無法直接操控底層硬 件(尤其是存儲(chǔ)單元的地址），并且矩陣數(shù)據(jù)只能以固定順序存儲(chǔ)在內(nèi)存空間；因此，傳統(tǒng)的 軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)置算法時(shí)只能按以下步驟實(shí)現(xiàn)：申請與原矩陣A[M][N]容量相同大小的一塊空 間B[N] [M];執(zhí)行兩層for循環(huán)，依次將A矩陣中的所有元素復(fù)制到B矩陣的對應(yīng)位置上：
[0004] for( i = 0 ； i<M； i++)
[0005] for( j = 0； j<N； j++)
[0006] B[ j][i]=A[i][ j]；
[0007] 即，軟件實(shí)現(xiàn)算法中，矩陣有多少元素，就要執(zhí)行多少次賦值操作，從而消耗大量 時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種基于單端口SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法，極大的節(jié) 省了時(shí)間開銷。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] -種基于單端口 SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法，包括：
[0011]基于單端口 SRAM來存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)；
[0012] 當(dāng)開啟設(shè)置在單端口 SRAM前端的矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)后，所要訪問的目標(biāo)地址:第η行第 m列，通過矩陣轉(zhuǎn)置進(jìn)行行列地址交叉轉(zhuǎn)換為:第m行第η列；
[0013] 所述單端口 SRAM將轉(zhuǎn)換后的地址作為目標(biāo)地址，并輸出該地址中存放的數(shù)據(jù)。
[0014] 進(jìn)一步的，所述單端口SRAM中所存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)的煒度為N行第Μ列;M2 m，N2 η;
[0015] 所述單端口 SRAM的容量為2a+b;其中，a為滿足2a 2 Μ的最小正整數(shù);b為滿足2b 2 Ν的 最小正整數(shù)。
[0016] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過直接對底層硬件進(jìn)行操作，當(dāng)需要 進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)置時(shí)，直接對存儲(chǔ)矩陣的單端口 SRAM的地址進(jìn)行操作，將矩陣轉(zhuǎn)置的時(shí)間復(fù)雜 度直接降為〇,不需要耗費(fèi)任何時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)矩陣的轉(zhuǎn)置，與傳統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方式相比較， 能極大的節(jié)省時(shí)間開銷。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的單端口 SRAM的存儲(chǔ)矩陣示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)置之前的圖像示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)置之后的圖像示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于單端口 SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法的示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于單端口 SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法，其主要包 括：
[0024]基于單端口 SRAM來存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)；
[0025] 當(dāng)開啟設(shè)置在單端口 SRAM前端的矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)后，所要訪問的目標(biāo)地址:第η行第 m列，通過矩陣轉(zhuǎn)置進(jìn)行行列地址交叉轉(zhuǎn)換為:第m行第η列；
[0026] 所述單端口 SRAM將轉(zhuǎn)換后的地址作為目標(biāo)地址，并輸出該地址中存放的數(shù)據(jù)。 [0027]如圖1所示，所述單端口SRAM中所存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)的煒度為N行第Μ列;M2 m，N2 η;
[0028] 所述單端口 SRAM的容量為2a+b;其中，a為滿足2a 2 Μ的最小正整數(shù);b為滿足2b 2 Ν的 最小正整數(shù)；
[0029] 列地址通過sram的0~(a_l)位進(jìn)行尋址；
[0030] 行地址通過sram的a~(a+b-Ι)位進(jìn)行尋址；
[0031]本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)開啟矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)后，其輸出相應(yīng)的使能信號，從而觸發(fā)相應(yīng) 的行列地址交叉轉(zhuǎn)換；當(dāng)不需要進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)置時(shí)，關(guān)閉矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)，即可訪問單端口SRAM 中的原始矩陣。
[0032] 本發(fā)明實(shí)施例的上述方案可以應(yīng)用與各種需要對存儲(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置的場景。 示例性的，在視頻顯示中，有一部分的顯示區(qū)域的圖像如圖2所示，若用戶需要將其變?yōu)閳D3 所示圖像，即需要將圖2所示圖像的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置。按照傳統(tǒng)方法，需要將圖2所示圖像 的矩陣中的數(shù)據(jù)依次取出，并重新寫入新的位置;而用本發(fā)明所提供的方法，不需要耗費(fèi)取 出再重新寫入的時(shí)間，而是通過矩陣轉(zhuǎn)置直接在兩種圖像狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
[0033] 此外，上述示例中只是為說明應(yīng)用場景而舉的一個(gè)例子，其將兩種圖像狀態(tài)進(jìn)行 轉(zhuǎn)換的原理與圖像處理軟件直接翻轉(zhuǎn)圖像并不相同；實(shí)際上在數(shù)學(xué)計(jì)算中，有很多地方需 要用到矩陣的轉(zhuǎn)置。為了便于理解，下面結(jié)合一具體示例做進(jìn)一步說明。
[0034]本示例中，應(yīng)用場景為FPGA或ASIC等專用集成電路，可直接對底層硬件進(jìn)行操作， 因此只需對存儲(chǔ)矩陣的單端口 SRAM的地址進(jìn)行操作即可。
[0035] 當(dāng)關(guān)閉矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)時(shí)，將矩陣數(shù)據(jù)寫入單端口sram，比如向目標(biāo)地址：{addr[a+ b_l :a]，addr[a-l :0]}寫入數(shù)據(jù)。
[0036] 如圖4所示，將矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)打開后，其輸出相應(yīng)的使能信號，從而觸發(fā)相應(yīng)的行 列地址交叉轉(zhuǎn)換;此時(shí)，再次訪問目標(biāo)地址：{addr[a+b_l :a]，addr[a_l :0]}，將進(jìn)行行列地 址交叉轉(zhuǎn)換，地址變?yōu)椋簕addr[a_l :0]，addr[a+b_l :a]}，即實(shí)際讀取的數(shù)據(jù)為單端口 sram 中{addr[a_l :0]，addr[a+b_l :a]}存放的數(shù)據(jù)。
[0037] 以3X3矩陣為例進(jìn)行說明，2維矩陣在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)是按一維數(shù)組的形式排列 的：
[0039]該矩陣在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)順序如下：
[0041]轉(zhuǎn)置后的矩陣為：
[0043]轉(zhuǎn)置矩陣在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)順序如下：
[0045] 傳統(tǒng)方法中，為了計(jì)算轉(zhuǎn)置矩陣，需要一一變換矩陣中元素的存儲(chǔ)位置?？梢钥?出，上述變換需要進(jìn)行約次操作(η為矩陣維度）。而采用本發(fā)明的方案可以顯著降低這 種操作成本。
[0046] 本發(fā)明實(shí)施例的上述方案中，通過直接對底層硬件進(jìn)行操作，當(dāng)需要進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn) 置時(shí)，直接對存儲(chǔ)矩陣的單端口 SRAM的地址進(jìn)行操作，將矩陣轉(zhuǎn)置的時(shí)間復(fù)雜度直接降為 〇,不需要耗費(fèi)任何時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)矩陣的轉(zhuǎn)置，與傳統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方式相比較，能極大的節(jié) 省時(shí)間開銷。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于單端口 SRAM的零耗時(shí)矩陣轉(zhuǎn)置實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括： 基于單端口 SRAM來存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)； 當(dāng)開啟設(shè)置在單端口 SRAM前端的矩陣轉(zhuǎn)置開關(guān)后，所要訪問的目標(biāo)地址:第η行第m列， 通過矩陣轉(zhuǎn)置進(jìn)行行列地址交叉轉(zhuǎn)換為:第m行第η列； 所述單端口 SRAM將轉(zhuǎn)換后的地址作為目標(biāo)地址，并輸出該地址中存放的數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述單端口 SRAM中所存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)的煒度 為N行第Μ列;M>m，N>n; 所述單端口 SRAM的容量為2a+b;其中，a為滿足2a 2 Μ的最小正整數(shù);b為滿足2b 2 N的最小 正整數(shù)。
【文檔編號】G06F9/345GK105867882SQ201610184959
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】盧建良
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)