Устройство для сжатия информации

Устройство для сжатия информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ-СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ , содержащее регистр начального отсчета, регистр коэффициентов верхнего допуска, регистр коэффициентов нижнего допуска, первый сумматор и счётчик тактов, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены буферный блок памяти, накопитель существенных отсчетов, первый и второй регистры сдвига, блоки вычитания, блоки деления, блоки умножения, второй и третий сумматоры, блоки сравнения и программно-временной блок, первый вход буферного блока памяти подключен к первому вхдду устройства, выход - к первому входу первого регистра сдвига, выход которого соединен :с первыми входами второго регистра , первого блока вычитания, первого сумматора и первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом программно-временного блока, второй вход программно-временного блока подключен к второму входу устройства, первый выход - к вторым входам буферного блока памяти и первого регистра сдвига, второй выход программно-временного блока соединен с третьими входами первого регистра сдвига и буферного блока памяти и вторым входом второго регистра сдвига, третий выход - с четвертые входами первого регистра сдвига и буферного блока памяти , третьим входом второго регистра сдвига и первыми входами накопителя существенных отсчетов и регистра начальных отсчетов, четвертый, пятый и шестой выходы программно-временного блока соединены соответственно с пер-S вым,- вторым и третьим входами сметчика тактов, выход которого соединен с первыми входами блоков деления и блоков умножения, седьмой, восьмой и девятый выходы программно-временного .и блока соединены соответственно с пер-Т выми -входами регистра коэффициентов верхнего допуска и регистра коэффиD Ю DO циентов нижнего допуска, вторымивходами первого сумматора и первого блока вычитания, и вторыки1 входами пер: 41 вого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с первыми вхоэо дами соответственно второго и третьего сумматоров, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы программно-временного блока соединены соответственно с вторым входом первого блока срав нения, первыми и.вторыми входами второго и третьего блоков сравнения, тринадцатый выход программно-временного блока соединен с третьим входа ми первого сумматора и первого блока вычитания, четырнадцатый выход - с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае 01) ар G 08 С 1 06 G 08 С 1 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "= :- :.:::..-, " н Авто сиоьм свидвтильствм (21) 3396579/18-24 (22) 08. 02. 82 (46) 15.06.83. Бюл. И 22 (72) Т.А.Иустафин и Л.А.Василенко (53) 621.398(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 511619, кл. G 08 C 19/28, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 723642, кл. 0 08 С 19/28, 1977.

3. "Автометрия", 1974 O 3, " аука", СО Новосибирск, с. 30, рис.2 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ -СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ, содержащее регистр начального отсчета, регистр коэффициентов верхнаго допуска, регистр коэффициентов нижнего допуска, первый сумматор и счетчик тактов, о т л и ч а ю щ е eс я тем, что, с целью повышения точности устройства., в него введены бу" ферный блок памяти, накопитель существенных отсчетов, первый и второй регистры сдвига, блоки вычитания, блоки деления, блоки умножения, второй и третий сумматоры, блоки сравнения и программно-временной блок, первый вход буферного блока памяти подключен к первому входу устройства, выход - к первому входу первого регистра сдвига, выход которого соединен .с первыми входами второго регистра, первого блока вычитания, первого сумматора и первого блока сравнения, выход которого соединен с первым sxoдом программно-временного блока, второй вход программно-временного блока подключен к второму входу устройства, первый выход - к вторым входам буферного блока памяти и первого регистра сдвига, второй выход программно-временного блока соединен с третьи" ми входами первого регистра сдвига и буферного блока памяти и вторым входом второго регистра сдвига, третий выход - с четвертыми входами первого регистра сдвига и буферного блока памяти, третьим входом. второго регистра сдвига и первыми входами накопителя существенных отсчетов и регистра начальных отсчетов, четвертый, пятый и шестой .выходы программно-временного блока соединены соответственно с пер- Я вым, вторым и третьим входами счетчика тактов, выход которого соединен с первыми входами блоков деления и бло- уб ков умножения, седьмой, восьмой и де- вятый выходы программно-временного блока соединены соответственно с первыми входами регистра коэффициентов верхнего допуска и регистра коэффициентов нижнего допуска, вторыми- входами первого сумматора и первого блока вычитания, и вторыми входами первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с первыми входами соответственно второго и третье:го сумматоров, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы программно-вре" менного блока соединены соответственно с вторым входом первого блока срвв еВв нения, первыми и.вторыми входами вто" рого и третьего блоков сравнения, тринадцатый выход программно-времен" ного блока соединен с третьими входа ми первого сумматора и первого блока вычитания, четырнадцатый выход " с

1023378. пятыми входами буферного блока памяти и первого регистра сдвига и четвертым входом второго регистра сдвига, выход которого соединен с четвертыми входами первого сумматора и первого блока вычитания и вторым входом ре" гистра начального отсчета, выход ре-: гистра начального отсчета соединен с первыми входами второго и третьего блоков вычитания, вторыми входами второго и третьего сумматоров и вторым входом накопителя существенных от" счетов, выход которого соединен с вы" ходом устройства, пятые входы первого сумматора и первого блока вычитания объединены и подключены к третьему входу устройства, выход nepsoro сум" матора аоединен с третьим входом are- . рого блока сравнения и вторым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом nepaoro блока деления, выход первого блока деления соединен с вторым входом ре" гистра коэффициентов верхнего допусИзобретение относится к вычислительной технике и технике связи и предназначено для сжатия цифровой информации, передаваемой по различным каналам связи. 5

Известно устройство для сжатия те-. леметрической информации, содержащее элементы И и ИЛИ, блок квантования и временной дискретизации, интегратор, вычислители приращений и формирователи сигналов 1 1 ) .

Недостатком устройства является большое время обработки, связанное с квантованием и временной дискретизацией сигналов. 15

Известно также устройство для сжа" тия цифровых радиотелеметрических данных, содержащее .входные регистры, вычитатели, сумматоры, дешифраторы знака, синхронизаторы, блок деле- 20 ния 1.2 1 .

Недостатком данного устройства яв" ляется большав погрешность восстановления сигналов (порядка 5" 103). Это овяэано с тем, что в данном устройст- 25 ве использовалась интерполяций нуле" вого порядка. ка, выход которого соединен с третьим входом первого блока ум;1ожения, выход первого блока вычитания соединен с третьим входом третьего блока cpas" ,нения и вторым вхоДом третьего блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом второго блока деления, выход второго блока деления соединен с вторым входом регистра коэффициентов нижнего допуска, выход которого соединен с третьим входом второго блока умножения, выход второго сумматора соединен с третьим входом пер" вого блока сравнения и чертвертым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом регистра коэффициентов верхнего допуска, выход третьего сумматора со.единен с четвертыми входами первого блока сравнения и третьего блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом регистра коэффициентов нижнего допуска.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является быстродействующее устройство для сжатия цифровых данных на основе линейной экстраполяции, содержащее регистр на" чального отсчета, регистр верхнего цопуска, регистр нижнего допуска, регистр приращения, сумматор, цифроаналоговые преобразователи верхнего и нижнего допусков, цифроаналоговый преобразователь приращений, измерители разности, счетчик числа тактов, блок фор ирования опорного напряжения и устройство управления, причем вход устройства соединен со входом регистра начального отсчета и первым входом сумматора, выход сумматора подключен ко входам регистра верхнего допуска, регистра нижнего допуска и регистра приращения, выход регистра начального отсчета соединен со входом сумматора, выход регистра верхнего допуска соединен с вторым входом сумматора и входом цифроаналогового преобразователя верхнего допуска, .выход регистра нижнего допуска соединен с третьим входом сумматора и вхоз >023378 .4 дом цифроаналогового преобразователя га, блоки вычитания, блоки деления, нижнего допуска, выход регистра при- блоки умножения, второй и третий сумращения подключен ко входу цифроана- маторы, блоки сравнения и программно" логового преобразователя приращений, временной блок, первый вход буферного д цифроаналопового прео6рааоеа 5 iowa navRTv подключен теля верхнего допуска соединен с пер- ду устройства, выход - к первому вховым входом измерителя разности верх- ду первого регистра сдвига, выход конего допуска, выход цифроаналогового торого соединен с первыми входами преобразователя нижнего допуска со- второго регистра, первого блока выединен с. первым входом измерителя раз )0 читания, первого сумматора и первого ности нижнего допуска, выход цифроана- блока сравнения, выход которого сологового преобразователя приращений единен с первым входом программносоединен с вторыми входами измерите- - временного блока, второй вход пролей разности верхнего и нижнего до- граммно-временного. блока подключен к пусков, выход измерителя разности >5 второму входу устройства, первый выверхнего допуска соединен с четвертым ход - k вторым входам буферного бловходом сумматора, выход измерителя ка памяти и первого регистра сдвига, разности нижнего допуска соединен с второй выход программно-.временного пятьм входом сумматора, синхрониза- блока соединен с третьими входами тор, выход которого подключен к вто- 0 первого регистра сдвига и буферного рому входу регистра начального от- блока памяти и вторым входом второго счета, шестому входу сумматора и регистра сдвига, третий выход " с четвходу счетчика тактов, выход счетчика вертыми входами первого регистра сдви. тактов соединен .со входом блока фор- га и буферного блока памяти, третьим мирования опорного напряжения, выход 5 входом второго регистра сдвига и персчетчика тактов соединен со входом выми входами накопитеЛя существенных блока формирования опорного напряже- отсчетов и регистра начальных отния, выход блока формирования опорно" счетов, четвертый, пятый и шестой вы" го напряжения соединен со входами ходы программно-временного блока социфроаналоговых преобразователей верх- единены соответственно с первым, вто" него и нижнего допусков, выход сумма- рым и третьим входами счетчика тактов, тора подключен к выходу устройства 3 1. выход которого соединен с первыми

В устройстве с целью повышения входами блоков деления и блоков. умнобыстродействия используются цифроана- жения, седьмой, восьмой и девятый . логовые преобразователи, что является выходы программно-временного блока достоинством устройства с этой точки соединены соответственно с первыми зрения, но аналоговые вычислительные входами регистра коэффициентов верх- . устройства обладают большой погреш- него допуска и регистра коэффициентов ностью вычислений. В данном устройст- нижнего допуска, вторыми. входами перве производится умножение сигнала на вого сумматора и первого блока вычи- . опорное напряжение в аналоговои форме. тания, и вторыми входами первого и

Тем самым повышается погрешность вос- второго блоков умножения, выходы костановления сигнала и снижается точ- торых соединены с первыми входами ность устройства. (Вместо ожидаемых соответственно второго и третьего

1-33 погрешности восстановления сиг- сумматоров, десятый, одиннадцатый и нала получаем 5-74). двенадцатый выходы программно-временЦелью изобретения является повыше- ного блока соединены соответственно с ние точности устройства для сжатия вторым входом первого блока сравнения, информации. первыми и вторыми входами второго и . третьего блоков сравнения, тринадцаПоставленная цель достигается тем, 5о тый выход программно-временного блока что в устройство для сжатия информа- соединен с третьими входами первого ции, содержащее регистр начального от сумматора и первого блока вычитания, счета, регистр коэффициентов верхнего четырнадцатый в:. ход - с пятыми входадопуска, регистр коэффициентов ниж- ми буферного блока памяти и первого него допуска, первый сумматор и счет- 55 регистра сдвига и четвертым входом чик тактов, введены буферный блок второго регистра сдвига, выход кото". памяти, накопитель существенных от- рого соединен с четвертыми входами счетов, первый и второй регистры сдви- первого сумматора и первого блока вымчитания и вторым входом регистра на" чального отсчета, выход регистра начального отсчета соединен с первыми входами второго и третьего блоков вычитания, вторыми входами второго и третьеro сумматоров и вторым входом накопителя существенных отсчетов, вы-, ход которого соединен с выходом устройства, пятые входы первого сумматора и первого блока вычитания объединены и подключены к третьему входу устройства, выход первого сумматора соединен с третьим входом второго блока сравнения и вторым входом вто" рого блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, выход первого блока деления соединен с вторым входом регистра коэффициентов верхнего допуска, выход которого соединен с третьим входом первого блока умножения, выход первого блока вычитания соединен с третьим входом третьего блока сравне ния и с вторым входом третьего блока вычитания, выход которого соедийен с вторым входом второго блока делений, выход второго блока деления соединен с вторым входом регистра коэффициен4 тов нижнего допуска, выход которого соединен с третьим входом второго блока. умножения, выход второго сумматора соединен с третьим входом первого блока сравнения и четвертым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом регистра коэффициентов верхнего допуска, выход третьего сумматора со" единен с четвертыми входами первого блока сравнения и третьего блока срав нения, выход которого соединен с тре" ,тьим входом регистра коэффицентов нижнего допуска.

Тем самым устройство производит преобразоважие в двоичной форме, чтс " повышает точность.

На чертеже представлена структур, ная схема устройства для сжатия информации.

Устройство содержит регистр 1 начального отсчета, регистр 2 коэффициента верхнего допуска, регистр 3 . коэффициента нижнего допуска, первый сумматор 4, счетчик 5 тактов, програм но-временной блок 6, буферный блок 7 памяти, накопитель 8 существенных от» счетов, первый регистр 9, второй регистр 10, первый блок 11 вычитания, второй блок 12 вычитания, третий блок 13 вычитания, первый блок 14

23378. деления, второй блок 15 деления, первый блок 16 умножения, второй блок 17 умножения, второй сумматор IS, третий сумматор 19, первый блок 20 сравнения, 5 второй блок 21 сравнения, третий блок

22 сравнения.

Устройство для сжатия информации работает по следующему алгоритму:

1. Запоминается нулевое значение

10 функции Уо, 2. По приходу следующего значения функции У определяются коэффициенты допуска:

Eм

Yq - Д - Ye

KÄ и где n - номер отсчета функции с условием, что для У п 0, т. е.

20 **п;

d - -значение апертуры сжатия.

Примечание: значения функции У по" ступают через постоянные промежутки времени.

Запоминаются значения коэффициентов допуска

Kg! К1

Кн . К7

4. Вычисляются экстраполированЗО ные значения граничных значений функции У1+

Y;„- У„+ К (п+1)

Y„. Y + К,(п+1).

5. По приходу значения функции Y. з> проверяется условие г4

-Э

У„.,„w wY„„- Y„„ а) если условие не выполняется, значение считается существенным, и предыдущее значение (Y ) передается.

4О Кроме того, в блок это значение записывается под индексом У .

Работа начинается сначала. б) если условие выполняется, то определяются коэффициенты допуска

4$ йи + -у к б+ "д- уо

К (+ 1 @+1 б. Присваиваются значения

К . = К.,+, если (у„.+ +д > с т1„

Кн: " ec>4 (Y í "dl >

K> . = К@ ., если (Y>< +К) " УД

Кн . Кн если {Y + -6 ) С У,1 1

7, Присваивается значение n: n+1.

Далее работа повторяется с пункта ".:4.

Устройство для сжатия информации работает следующим образом.

l023378.8

Сигнал "Пуск" поступает с пульта управления на второй вход блока 6 и . запускает его. Блок 6 вырабатывает . первый управляющий сигнал, который поступает на второй вход блока 7, на s первый вход которого поступает сжи" маемая информация с первого входа устройства, Первый управляющий сигнал поступает также на второй вход первого регистра 9. Тем самым содержимое >0 выходного регистра блока 7 переписы- вается в первый регистр 9. Соответст" венно информация в блоке 7 сдвигается на одно слово. Через время, равное времени записи в регистр 9, блок 6 15 вырабатывает второй управляющий сигнал, который открывает входы сдвига блока 7, первого и второго регистров

9 и 10> производится сдвиг информации из блока 7 в первый регистр 9, а из 26 первого регистра 9 во второй регистр

10. Через время, равное времени эапи" си в регистр 10, блок 6 вырабатывает третий управляющий сигнал, который поступает на первый вход (вход уста- 25 новки нуля) счетчика 5 тактов. Через время установки счетчика 5 в нулевое состояние блок 6 вырабатывает четвертый управляющий сигнал, который от-. крывает входы сдвига блока 7, первого зо регистра 9, второго .регистра 10,;ре,гистра 1 начального отсчета и накопителя 8 существенных отсчетов. Производится сдвиг из блока 7 в первый регистр 9, из первого регистра 9 - во gg второй регистр 10, второго регистра

1 0 - в регистр 1 начального отсчета и запись информации регистра 1 начального отсчета в накопитель 8 существенных отсчетов.. Через время, равное времени записи в регистр, блок

6 вырабатывает пятый управляющий сиг" нал, который поступает на второй вход (счетный) счетчика 5 тактов и устанавливает его в состояние и = n+1.

Через время, равное времени установления счетчика 5 в новое состояние, блок 6 вырабатывает шестой управляющий сигнал, который открывает вход первой комбинационной схемы, в состав

М М

50 которои входят первыи .сумматор 4, первый блок 11 вычитания, второй блок 12 вычитания, третий блок 13 вычитания, первый и второй блоки 14 и l5 деления, где подсчитываются коэффициенты наклона. С выхода второго регистра 10 информация поступает на входы первого сумматора 4.и первого блока 11 вычи .тания . Параллельно на.пятые входы этих блоков подается значение апер" туры д с пульта управления. 8 сумматоре 4 происходит сложение У1 с Д, а в блоке вычитания 11 - вычисление по формуле (У1-Д). Получаем соответст . венно действительные верхнюю и нижнюю граничные точки функции Yj Затем полученные результаты поступают на вторые входы блоков 12 и 13 вычитания, на вторые входы которых поступает информация с регистра 1 начального отсчета. В этих блоках происходит вычисление по формулам (1 ) 0 соответственно. После этого информа- ция со второго и третьего блоков вы" читания 12 и 13 поступает соответст" венно в блоки 14 и 15 деления, s которые также поступает информация со счетчика 5 тактов. В первом и вто" ром блоках 14 .и 15 деления происходит, вычисление верхнего и нижнего коэффициентов допуска по формулам (: и 1 и г

Через время, равное времени вычисления коэффициентов допуска в комби" национной схеме, блок 6 вырабатывает седьмой управляющий сигнал, который открывет регистр 2 коэффициента верзус" него допуска и регистр 3 коэффициентв нижнего допуска.

С блоком 14 и 15 деления верхний и. нижний коэффициенты допуска записываются соответственно в регистры 2 и

3. Через время, равное времени записи в регистр, блок 6 вырабатывает вось-мой управляющий сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 5 тактов и устанавливает его в состояние n n+1. Через время, равное времени установки, вырабатывается девятый управляющий сигнал, который открывает входы блоков 16 и 17 умножения. Вторая комбинационная cxe" ма, состоящая из блоков 16 и 17 умножения и сумматоров 18 и 19 произво" дит вычисление экстраполированных гра» ничных значений функции У +< . Информация с регистров 2 и 3 поступает соответственно в первый и второй блоки 16 и 17 умножения, где происходит вычисление по формулам

Ь = К (n+l) и Ь = К .(й+1)

2. Н

Затем результаты умножения. поступают на первые входы второго и третьего сумматоров 18 и 19 соответствен" но, на вторые входы которых поступает

10233 сигнал с регистра 1 начального отсчета. Во втором и третьем. сумматорах 1о и 19 происходит вычисление по формулам -8 «Н 1+ Yo+ 1 " Y4+w Yo + и соответственно. Через время, равное подсчету граничных точек, блоком 6 вырабатывается десятый управляющий сигнал, который открывает входы пер" вого блока 20 сравнения. На третий вход первого блока 20 сравнения поступает информация от второго сумматора 18, на четвертый вход - от третьего сумматора 19, на первый входс первого регистра 9. Первый блок 20 сравнения производит сравнение действительной величины функции Y„+ с экстраполированными граничными точками. Через время, равное времение . сравнения, сигнал с выхода первого 20 блока 20 сравнения поступает на пер-. вйй вход программно-временного блока 6, и, в случае прихода сигнала "1", блок 6 вырабатывает одиннадцатый управляющий сигнал, который открывает 2$ соответствующие входы первого сумма" тора 4 и первого блока 11 вычитания.

Этот управляющий сигнал находится на входах до появления сигнала на входах первого и второго блоков 14 и 15 де- зв ления. С задержкой, равной суммированию в первом сумматоре 4, блок 6 вырабатывает двенадцатый. управляющий сигнал„ который открывает входы второго и третьего блоков 21 и 22 сравнения. Информация с первого сумматора 4 поступает на третий вход второго блока 21 сравнения, а,информация с первого. блока 11 вычитания поступа" ет на пятый вход третьего блока 22 сравнения. Сравниваются соответственно действительные верхние и нижние граничные точки функции У1+ с экстраполированными граничными точкаи . Че" рез время, равное времени сравнения, тринадцатый управляющий сигнал открывает выходы второго и третьего блоков

21 и 22 сравнения, сигналы с которых

78 10 ,поступают с задержкой относительно вычисления коэффициентов допуска в первой комбинационной схеме на вторые входы регистров 2 и 3 коэффициентов допуска, открывая или не открывая. входы записи этих регистров. Тем самым, либо запоминается новый коэффициент допуска, либо остается старый. 4ере3 время, равное времени записи в регистрах, программно"временной блок 6 вырабатывает четырадцатый управляющий сигнал, который поступает на входы бло" ка 7 первого и второго регистров 9 и 10. Производится сдвиг иэ.блока 7 в первый регистр 9 из первого регистра

9 во второй регистр 10.

На выходе устройства новый существенный отсчет отсутствует.

Через время, равное времени записи в регистрах 9 и 10, блок 6 вырабатывает восьмой управляющий сигнал. Та" ким образом, цикл повторяется, начиная с восьмого управляющего сигнала.

8 случае прихода на программно-вре" менной блок 6 сигнала "0",, с первого блока 20 сравнения вырабатывается третий управляющий сигнал, т.е. цикл повторяется, начиная с третьего управляющего сигнала. После выполяения четвертого управляющего сигнала на выходе устройства появляется новый существенный отсчет.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает сжатие цифровой информации без дополнительных существенных ошибок, что повышает точность устройства и гарантирует ожидаемую погрешность прй восстановлении сигнала.

Применение аппаратных методов второго порядка ускорения умножения и деления позволяет обеспечить-весовое быстродействие предложенного устройства.

Предложенное устройство целесообразно использовать в адаптивных телеметрических системах, реализующих сжатие данных.

1023378

Составитель Н, Бочарова

Редактор H. Горват Техреду . Гергель Корректор А. Тяско

«««й «ЮВ

Заказ 4218/36 Тираж 618 Подписное

6НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

-Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4