Устройство для сжатия информации
Иллюстрации
Реферат
09) (И)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(59 0 08 С 19/28," 0 08 С 15/06
Г
1 S
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 34 6001 2/18-24 (22) 01.07.82 (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72) В.В.Василенко (53) 621.398(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 809297, кл. 0 08 С 19/28, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР
9 805387, кл. G 08 С 19/28, 1978;
3, "Автометрия", 1974, )) 3, с. 28 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ИНФОР.—
МАЦИИ, содержащее программно-временной блок, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно реверсивного счетчика тактов и регистра начальной выборки, первый вычи атель, сумматор, блок задания апертуры, регистр коэффициента нерхнего допуска, регистр коэфициента нижнего допуска, первый блок сравнения и выходной регистр, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него .введены буферный блок памяти, регистр предыдущей вы-. борки, регистр последней выборки, второй, третий и четвертый блоки сравнения, второй вычитатель, делители, умножители, элемент И и усред. нитель, выход буферного блока памяти соединен с первым входом регистра последней выборки, ныход, которого соединен с первым входом первого вычитателя и первым входом. регистра предыдущей выборки, выход которого, соединен с вторым входом регистра начальной выборКи, выход регистра начальной выборки соединен с первым входом выходного регистра и вторым входом первого вычитателя, выход которого соединен с первыми входами сумматора и второго вычитателя, вторые входы которых подключены к выходу блока задания апертуры, выход сумматора соединен с первыми нходами первого делителя, первого и второго блоков сравнения, выход второго вычитателя соединен с первыми входами второго делителя, третьего и четвертого блоков сравнения, выход первого делителя соединен с первьм входом регистра коэффициента верхнего допуска, выход которого соединен.с первым входом первого умножителя, выход. которого соединен с первым входом усреднителя и вторыми входами второго и третьего блоков сравнения, выход второго делителя соединен с первым входом регистра коэффициента нижнего допуска, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с ф вторыми входами первого и четнертбго блоков сравнения и усреднителя, выход которого соединен с вторым входом выходного регистра, выходы первого и третьего блоков сравнения соединены соответственно с первым и Я вторым входами элемента И, выход которого соединен с первым входом программно-временного блока, третий выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти и вторым входом регистра последней выборки, третий вход которого подключен к четвертому выходу программно-временного блока, пятый и шестой выходы программно-временного блока соединены соответственно с вторым входом регистра предыцущей выборки и третьими входами регистра начальной ныборки и регистра предыдущей выборки,,,седьмой и восьмой выходы программновременного блока соответственно соединены с вторым и третьим входами реверсивного счетчика тактов, выход которого, соединен с вторыми нходами первого .и второго делителей, вторыми входами первого и второго умножителей и третьим входом выходного регистра, девятый и десятый выходы
:программно-временного блока соедине1056249
40 ны соответственно с вторыми и третьими входами регистра коэффициента нижнего допуска и регистра коэффициента верхнего допуска, одиннадцатый и двенадцатый выходы программно-временного блока соединены соответствен. но с третьими входами первого и третьего блоков сравнения и третьими входами второго и четнертого блоков сравнения, выходы второго и четвер;того блоков сравнения соединены с четвертыми входами соответственно
Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и .предназначено для сжатия цифровой телеметрической информации, Известно устройство для сжатия информации, содержащее аналого-цифровой Преобразователь, первый нход которого подключен к входу устройства, а выход соединен с первым входом блока выдачи существенных значений, выход которого подключен к первому входу. блока памяти, блок управления, выходы которого соединены с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя, блока выдачи существенных значений и блока памяти, выход блока памяти подключен к выходу устройства, блок вычитания квадратор, усреднитель, блок сравнения и блок задания погрешности, первый и второй входы блока вычитания подключены соответственно к первому входу и выходу блока выдачи существенных значений, выход блока вычитания соединен через кнадратор с входами усреднителя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания погрешности, а выход - с входом блока управления j1) .
Недостатком данного устройства является невысокий коэффициент сжатия.
Известно также устройство для сжатия информации, содержащее ключ, информационный вход которого соединен с источником сигнала, таймер, выходы которого соединены с первыми входами блока управления, регистр сдвига, выходной регистр, регистры допустимых минимальных и максимальных значений выборок, регистр апертуры, регистр значений существенных выборок; регистр текущих значений выборок, триггер, блок сравнения, арифметический блок, регистры при ращений лимитирующих!линий, выход
30 регистра коэффициента верхнего допуска и регистра коэффициента нижнего допуска, тринадцатый выход программно-временного блока соединен с четвертым входом выходного регйстра, выход которого соединен с выходом устройства, вторые входы буфер-.
:ного блока памяти и программно-временного блока подключены соответственно к информационно,му и управляющему входам устрой ства..ключа и выход регистра сдвига объединены и соединены с первыми входами арифметического блока, блока сравнения, регистра текущих значений выборок и регистров приращений лимитирующих линий, выходы регистра текущих значений выборок, регистров приращений лимитирующих линий и регистра существенных значений выборок соединены с первыми входами арифметического блока и блока сравнения, выход выходного регистра соединен с вторыми входами арифметического блока и первыми входами регистра существенных значений выборок, регистра апертуры и регистров допустимых минимальных и максимальных значений выборок, выходы регистра апертуры и регистров допустимых минимальных и максимальных значений выборок соединены с вторыми входами арифметического блока и блока сравнения выход арифметического блока соединен с первыми входами регистра сдвига и выходного регистра, выход блока сравнения соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с вторым входом блока управления, выходы кото". рого соединены с соответствующими входами ключа„ триггера, регистра сдвига, выходного регистра, регистра допустимых минимальных и максималь(ных значений выборок, регистра существенных значений выборок, регистра апертуры и регистров приращений лимитирующИх лйний f2) .
Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент сжатия, так как алгоритм сжатия основан на аппроксимации стыкующимися отрезками, Наиболее близким по технической сяаности к изобретению является быстродействующее устройство сжа- . тия цифроных данных на основе линейной экстраполяции, содержащее регистр начального отсчета, регистр верхнего допуска, регистр нижнего допуска, i056249
60 регистр приращения, сумматор,цифроаналоговые преобразователи верхнего и нижнего допусков, цифро-аналоговый преобразователь приращений, измерители разности, счетчик числа тактов, блок формирования опорного напряжения и устройство управления, причем вход устройства соединен с входом регистра йачального отсчета и с входом сумматора, выход сумматора подключен к входам регистра верхнего 1О допуска, регистра нижнего допуска, и регистра приращения, выход регистра
;начального отсчета соединен с входом сумматора, выход регистра верхнего допуска соединен с входом сумматора 15 и входом цифро-аналогового преобразователя верхнего допуска, выход регистра нижнего допуска соединен с входом сумматора и входом цифро-ана.логового преобразователя нижнего допуска, выход регистра приращения подключен к выходу цифро-аналогового преобразователя приращений,. выход цифро-аналогоного преобразователя верхнего допуска соединен с входом измерителя разности верхнего допуска, 25 цифро-аналоговый преобразователь нижнего допуска соединен с входом измерителя разности нижнего допуска„ цифро-аналоговый преобразователь приращений соединен с входами Измерителей разности верхнего и нижнего допусков, выход измерителя разности верхнего допуска соединен с входом сумматора, выход измерителя разности нижнего допуска соединен с входом . 35 сумматора, устройство управления подключено к входам регистра начального отсчета сумматора и счетчика тактов, выход счетчика тактов соединен с входом блока формирования 4О опорного напряжения, выход блока формирования опорного напряжения соединен с входами цифро-аналоговых преобразователей верхнего и нижнего допусков, выход сумматора подключен к выходу устройства (3) .
Недостатками укаэанного устройства являются большая погрешность восстановления сигнала, так как операции умножения и определения разности производятся в аналоговой форме, -и 5О невысокий коэффициент сжатия, особенно для процессов, не сохраняющих постоянный знак второй производной,: так как в устройстве применен алго-: ритм сжатия с аппроксимацией стыку- 55 ющимися отрезками.
Пелью изобретения является повышение точности и коэффициента сжатия информации, т.е. информативности устройства.
Постанленная цель достигается тем, что в устройство для сжатия информации, содержащее программновременный блок, первый и второй выходы которого соединены с первыми
65 в ходами соответственно реверсивного счетчика тактов и регистра начальной выборки, первый нычитатель, сумматор, блок задания апертуры, регистр коэффициента верхнего допуска, регистр коэффициента нижнего допуска, первый блок сравнения и выходной регистр, введены буферный блок памяти, .регистр предыдущей ныборки, регистр последней выборки, второй, третий и четвертый блоки сравнения, второй вычитатель, делители, умножители,,:элемент И и усреднитель, выход бу;
Ферного блока памяти соединен с первым входом регистра последней выборки, выход которого соединен с первым входом первого вычитателя и, первым входом регистра предыдущей выборки,,выход которого соединен с вторым входом регистра начальной выборки, выход регистра начальной выборки соединен с первым входом выходного регистра и вторым входом первого вычитателя, выход которого соединен с первыми входами сумматора и второго вычитателя, вторые входы которых подключены к выходу блока задания апертуры, выход сумматора соединен с первыми входами первого ,делителя, первого и второго блоков сравнения, выход второго вычитателя соединен с первыми входами второго делителя, третьего и четвертого бло,ков сравнения, выход .первого делите ля соединен с первым входом регистра коэффициента верхнего допуска, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом усреднителя . и вторыми входами второго и третьего блоков сравнения, выход второго делителя соединен с первым входом регистра коэффициента нижнего допуска, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторыми входами перного и четвертого блоков сравнения и усредннтеля, выход которого
1 соединен с вторым входом выходного регистра, выходы первого и третьего блоков сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первым входом программно-временно-го блока, третий выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти и вторым входом регистра последней выборки, третий вход которого подключен к четвертому выходу программно-временного блока, пятый и шестой выходы программновременного блока соединены соответственно с вторыМ входом регистра предыдущей выборки и третьими входами регистра начальной выборки и регистра предыдущей выборки, седьмой и восьмой выходы программно-временного блока соответственно соединены с
105б249 где п - номер такта при условии, что для Fz и =О, т.е.
i=n; 3 -апертура, Б - индекс "аерхний", Н - индекс "нижний", 65 вторым и третьим входами реверсивного счетчика тактов,.выход которого соединен с вторыми входами nepaoro и второго делителей, вторыми входами первого и второго умножителей и третьим входом выходного регистра, девятый и десятый выходы программно временного блока соединены соответ» ственно с вторыми и третьими входами регистра коэффициента нижнего допуска и регистра коэффициента верхнего допуска, одиннадцатый и двенадцатый выходы программно-временного блока соединены соответственно с третьими входами первого и третьего блоков сравнения и третьими входами 35 второго и четвертого блоков сравнения, выходы второго и четвертого блоков сравнения соединены с четвертыми входами соответственно регистра коэффициента верхнего допуска и регистра коэффициента нижнего допуска, тринадцатый выход программно-временного блока соединен с четвертым вхо-. дом выходного регистра, выход кото" рого соединен с выходом устройства, вторые входы буферного блока памяти и программно-временного блока под" ключены соответственно к информацион ному и управляющему входам устройства„
Цель изобретения достигается применением алгоритма сжатия с полиноми" О нальной интерполяцией первого поряд ка нестыкующимися отрезками и тем, что вместо- Иифро-аналоговых преобра" зователей,:.измерителей разности, блока формирования опорного напряжения 35 в устройство введены регистр последней выборки, регистр предыдущей выборки, второй вычитатель, первый и второй делители, первый и второй умножители, второй, третий и четвер- 4О тый блоки сравнения, усреднитель И элемент И.
Сумматор, усреднитель, вычитатели, делители, умножители и блоки сравнения являются комбинационными с приме.45 нением аппаратных методов ускорения
Выполнения соответствующих операций, что обеспечивает высокое быстродействие и простоту управления работой этих блоков.
Устройство реализует следующий алгоритм.
1. Запоминается начальное значе.ние выборки Fo .
2. По приходу значения следующей . выборки.г„ определяются коэффициенты 55 допуска :;-F +3 к ° Ф» О
»»» » ""о-8
К;„— s
П
6О
3. Запоминаются значения коэффициентов допуска
1 4 = 1 "»» = "»Н.
4. Вычисляются экстраполированные допустимые граничные значения приращений П,(п,„Д.
A»»g »» ° (и+» ), 5. По приходу очередной выборки у; 1 определяются граничные значения, приращений
Пэ - "j+» о+ )
ПИ=Р1 1-Г -8 б. Определяются условия
06>РНА»
П»» (ПЕА (2) а) Если оба условйя выполняются, выборка считается несущественной.
Определяются новые коэффициенты допуска Пэ (1»1) Ь
П»» (1Ф»)»» п»4
Запоминаются: если П П0» то Keg= K(»«ie если Пэ>Н@, то значение К остается прежним; если П»» П»»д у TQ К н К(1»1)»» если П», Пн, то значение К„ остается прежним.
Далее работа начинается с пункта 4. б) Если хотя.бы одно из условий (1), (2) не выполняется, то предыдущая выборка считается существенной.
Вычисляется осредненное значение приращения
К э . й»- »1»» П г
Яа Выход устройства передается осредненнов значение приращения, позволяющее восстановить конец ап.-., проксимирующего отрезка, значение существенной выборки и номер такта.
Значение переданной выборки запоминается как начальное, и работа устройства повторяЕтся сначала, На .чертеже представлена структурная схема устройства для сжатия информыции. устройство содержит буферный блок
1 памяти,. регистр 2 последней выборки, регистр 3 предыдущей выборки, первый вычитатель 4, регистр 5 начальной выборки, выходной регистр б, сумматор 7, второй вычитатель 8, блок 9 задания апертуры, первый дедитель 10, первый блок 11 сравнения, второй блок 12 сравнения,.второй .делитель 13, третий блок 14 сравнения, четвертый блок 15 сравнения, 1056249 регистр 16 коэффициента верхнего допуска, первый умножитель 17, усреднитель 18, регистр 19. коэффициента нижнего допуска, второй умножитель
20, программно-временной блок 21, реверсивный счетчик 22: T&KTGB эле- 5 мент И 23. устройство работает следующим образом.
С управляющего входа устройства подается сигнал,запускающий програм- 30 мно-временной блок 21. Блок 21 реа« лиэует синхронное управление устройством.
Первая операция - запись значения первой выборки из- блока 1 в регистр
2 последней выборки. Для реализации этой операция блок 21 формирует на первом. выходе сигнал, который открывает выходной регистр блока 1 и вход регистра 2 последней выборки.
Вторая операция " запись содержимого регистра 2 последней выборки в регистр 3 предыдущей выборки. Для этого блок 21 формирует сигнал на четвертом выходе, который открывает выход регистра 2 последней выборхи, и сигнал на пятом выходе, который открывает вход регистра 3 предыдущей выборки °
Третья операция - запись содержимого регистра 3 предыдущей: выборки 30 в регистр 5 начальной выборки, Для этого блок 21 на шестом выходе формирует сигнал, который открывает ,выход регистра 3 предыдущей выборки и вход регистра 5 начальной выборки. 35
Четвертая операция — обнуление реверсивного счетчяка 22 тактов. Для этого блок. 21. на первом выходе Формирует сигнал> обнуляющий реверсивный счетчик 22 тактов..
Пятая операция - выдача на выход устройства значения начальной выборки и номера такта. Осредненное значение приращения в этой посылке не имеет смысла. Для этого блок 21 формирует сигнал на шестом выходе, открывающий выход регистра начальной выборки 5, и на тринадцатом выходе, открывающий выходной регистр 6.
Шестая операция — запись из блока
1 значения очередной выборки в ре-. 50 гистр 2 последней выборки. Для этого, как и в первой операции, блок 21 формирует сигнал на четвертом выходе.
Седьмая операция — установление реверсивного счетчика 22 такта в 55 состояние "и+1"..Для этого блок 21
Формирует на седьмом выходе сигнал, поступающий на вход сложения ревер-.. сивного счетчика 22 такта.
Восьмая операция — определение 60 коэффициента допуска K 8 и К;„ . Для этого блок 21 формирует на четвертом выходе сигнал, открывающий выхбд регистра 2 последней выборки, н на пятом выходе сигнал, открывающий
65 выход регистра 5 начальной выборки, На выходе первого вычитателя 4 устанавливается .значение разности Fg -Уэ .
На выходах сумматора 7 и второго вычитателя 8 устанавливаются значения соответственно
На выходах первого и второго делй ,,лей 10 и 13 устанавливаются соответ ственно значения К < и К;ц .
Девятая операция — запись коэффи. циентов К;З и К;„ в соответствующие регистры 16 и.19 коэффициентов верх- . него и нижнего допусков ° Для этого блок 21 на девятом выходе формирует, :сигнал открывающий выходы регистров 16 и 19.
Десятая операция — запись содержимого регистра 2 последней выборки в регистр 3 предыдущей выборки и установление реверсивного счетчика 22 тактов в состояние "n+1". Для
:.этого блок 21 формирует сигналы на
;четвертом, пятом и седьмом выходах.
Одиннадцатая операция - запись значения очередной выборки F„ +1 блока
1 в регистр 2 последней выборки и вычисление экстраполированных допус,тимых граничных значений приращений П А и ПА . Для этого блок 21 Форми рует сигналы на девятом.и десятом выходах. Выходы регистров 16 и 19 коэффициентов верхнего и нижнего . допусков открываются. На выходах первого и второго умножителей 17 и:
:20 устанавливаются значения Пз и
D„A соответственно. Сигнал на десятом выходе блока 21 присутствует до конца цикла, если выборка окажется существенной (с выхода элемента Н 23 снимается логический ноль), или же . до записи в регистры 16 и 19 коэффициентов верхнего и нижнего допусков новых значений коэффициентов (еоли . это будет нужно) в случае несущественной выборки (e выхода элемента
;И 23 снимается логическая единица). °
Двенадцатая операция — вычисленИеграничных значений приращений П8, П и новых коэффициентов допуска Ед„)з q
К(;,.ц)„ . Для этого блок 21 формйрует сигналы на втором и четвертОм выходах, На входы первого вычнтателя
4 устанавливается значение Р;, — у©.
На выходах сумматора 7 и второго вычитателя 8 устанавливаются значения ПЗ вЂ” (F(Fg) )+ 8 H Пи =(Fjgg
F )- 8 соответственно. На выходе первого и второго делителей 10 и 13 устанавливаются значения новых коэффициентов допуска K(<) g и Ки нЗ.м соответственно. Сигналы на втором и четвертом выходах блока 21 присутствуют до получения сигнала с выхода элемента Н 23, если этот сигнал, .логический нуль, или до записи в
1056249 регистры 16 и 19 коэффициентов верх-. него и нижнего допусков (если это нужно) новых значений коэффициентов в случае поступления с выхода элемента И 23 ловической единицы.
Тринадцатая операция - проверка условий (1) и (2) по алгоритму. Через время с момента начала выполнения двенадцатой операции, достаточное для установления на первом и третьем блоках
11 и 14 сравнения результатов про- 10 верки условий (1) и (2) соответственно, на. одиннадцатом выходе блока 21 формируется сигнаЛ, который открывает выходы первого и третьего блоков 11 и 14 сравнения, 15
l3) Если с выхода элемеита И 23 снимается логический ноль, т.е. одно из условий (1) или (2) не выполняется, то предыдущая выборка считается. существенной. Сначала блок 21 формирует на пятом выходе сигнал, который открывает выход регистра 3 предыдущей выборки и выход регистра
5 начальной выборки, т.е ° производится запись значения предыдущей выборки в регистр 5 начальной выбор ки, и на восьмом выходе сигнал, который устанавливает в, реверсивном счетчике 22 тактов номер, соответствующий такту предыдущей выборки., Через время,достаточноедля уста- 30 иовления на усреднителе 18 значения ос редненного приращения П,блок 21 выра батывает сигнал на пятоми тринадцатом выходах. На выходной регистр 6 записывается значение существенной 35 выборки, осредненное значение прира;: щения и номер такта. После этого . блок 21 на первом выходе формирует сигкал, обнуляющий реверсивный счетчик 22 тактов. Далее работа устрой- що ства повторяется с седьмой операции.
1 а ) Если с выхода элемента И 23 снимается логическая единица, т.е. .оба условия (1) и (2) выполняются, то выборка считается несущественной.
Блок 21 на двенадцатом выходе формирует сигнал, открывающий выходы второго и четвертого блоков 12 и 15 сравнения, Во втором блоке 12 сравнения проверяется условие
П с П „ . Если оно выполняется, то в регистр 16 коэффициента верхнего допуска записывается значение нового коэффициента с выхода первого делителя 10, так как открывается вход регистра 16, в противном случае содержимое регистра 16 коэффициента верхнего допуска не меияется. В четвертом блоке 15 сравнения прове« ряется условие П.„ П Д .
Если оно выполняется, то значение нового коэффициента нижнего допуска с выхода второго делителя 13 записывается в регнстр 19 коэффициента нижнего допуска, так как вход последнего открывается, в противном случае содержимое регистра 19 коэф" фициента нижнего допуска остается прежним.
Далее работа устройства повторяется с десятой операции.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает сжатие цифровой информации без дополнительных сущестненных ошибоК, Чем гарантируется ожидаемая погрешность восстановления процесса и высокая информативность устройства (высокий коэффициент сжатия). Применение аппаратных методов второго порядка ускорения умножения и деления позволяет обеспечить. достаточное быстродействие предложенного устройства.
1056249 инрорлационный ЙдР
&npnE»
Составитель Н. Бочарова
Редактор В. Данко Техред Л.Пилипенко Корректор A. Дзятко
Закаэ 9312/45 Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4