[發(fā)明專利]用于語義值數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的方法、設(shè)備和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680039496.0
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN107836083B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安耶洛斯·阿雷拉基斯;佩爾·斯滕斯特倫
• 申請（專利權(quán)）人: 零點科技公司
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30;G06F3/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李丙林;王暉

當(dāng)數(shù)據(jù)值包括多個語義上有意義的數(shù)據(jù)字段時數(shù)據(jù)值的增強(qiáng)壓縮和解壓縮的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明公開的第一發(fā)明構(gòu)思，壓縮不是作為整體應(yīng)用到每個數(shù)據(jù)值，而是應(yīng)用到每個數(shù)據(jù)值的語義上有意義的數(shù)據(jù)字段中的至少一個，并且獨立于數(shù)據(jù)值的其他語義上有意義的數(shù)據(jù)字段。由于可以并行使用多個壓縮器和解壓縮器，第二發(fā)明構(gòu)思將共享相同語義的數(shù)據(jù)字段組織在一起，以加速壓縮和解壓縮。第三發(fā)明構(gòu)思是一種系統(tǒng)，其中方法和設(shè)備被定制為在首先將所述數(shù)據(jù)字段中的至少一個進(jìn)一步分割為兩個或多個子字段之后，執(zhí)行浮點數(shù)的語義上有意義的數(shù)據(jù)字段的壓縮和解壓縮，以增加值局部性的程度并且提高浮點值的可壓縮性。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2015年5月21日提交的、名稱為“用于數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的方法、設(shè)備和系統(tǒng)”的瑞典專利申請?zhí)?550644-7的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利申請的公開通常涉及例如在高速緩存/存儲器子系統(tǒng)中和/或在計算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)中，或者在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)壓縮是用于減小數(shù)據(jù)大小的一種行之有效的技術(shù)。其應(yīng)用到保存在計算機(jī)系統(tǒng)的存儲器子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以增加存儲器容量。當(dāng)數(shù)據(jù)在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的不同子系統(tǒng)之間傳輸時，或者通常當(dāng)在包括通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的兩點之間進(jìn)行傳輸時，數(shù)據(jù)壓縮也被使用。

數(shù)據(jù)壓縮需要兩個基本操作：1)壓縮(也稱為編碼)，其將未壓縮的數(shù)據(jù)作為輸入，并通過由各自的碼字(在文獻(xiàn)中也稱為編碼、譯碼或代碼) 代替數(shù)據(jù)值而將其轉(zhuǎn)換成壓縮的數(shù)據(jù)；以及2)解壓縮(也稱為解碼)，其將壓縮的數(shù)據(jù)作為輸入，并通過由各自的數(shù)據(jù)值代替碼字將其轉(zhuǎn)換成未壓縮的。數(shù)據(jù)壓縮可以是無損的，也可以是有損的，取決于解壓縮后的實際數(shù)據(jù)值是否與被壓縮前的原始數(shù)據(jù)值完全相同(無損)，或者解壓縮后的數(shù)據(jù)值是否與原始數(shù)據(jù)值不同且原始值不能被恢復(fù)(有損)。壓縮和解壓縮可以用軟件或硬件來實施，或者用軟件和硬件的結(jié)合來實現(xiàn)各自的方法、裝置和系統(tǒng)。

在圖1中示出了計算機(jī)系統(tǒng)100的示例。計算機(jī)系統(tǒng)100包括使用通信裝置(例如互連網(wǎng)絡(luò))連接至存儲器分級結(jié)構(gòu)110的一個或多個處理單元P1...Pn。每個處理單元包括處理器(或核心)，并且可以是CPU(中央處理單元)、GPU(圖形處理單元)或者通常是執(zhí)行計算的塊。另一方面，存儲器分級結(jié)構(gòu)110構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)100的存儲子系統(tǒng)，并且包括可以以一個或多個級L1-L3組織的高速緩沖存儲器120，以及存儲器130(又名主存儲器)。存儲器130也可以連接至次級存儲器(例如硬盤驅(qū)動器、固態(tài)驅(qū)動器或閃存)。存儲器130可以以多個級組織，例如快速主存儲器(例如DDR)和閃存。當(dāng)前示例中的高速緩沖存儲器120包括三個級，其中L1 和L2是專用高速緩存，因為每個處理單元P1-Pn連接至專用的L1/L2高速緩存，而L3在所有處理單元P1-Pn之間共享。替代的示例可以實現(xiàn)具有更多、更少或甚至沒有高速緩存級的不同的高速緩存分級結(jié)構(gòu)；以及具有或不具有專用高速緩存以被私有或共享的高速緩存分級結(jié)構(gòu)；各種存儲器分級結(jié)構(gòu)；具有不同數(shù)量的處理單元和在處理單元與存儲器子系統(tǒng)之間的通常不同的組合，所有這些都是由技術(shù)人員容易實現(xiàn)的。

數(shù)據(jù)壓縮可以以不同的方式應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)。圖2描繪了例如像圖1 的系統(tǒng)100的計算機(jī)系統(tǒng)的示例200，其中數(shù)據(jù)在存儲器中(例如在這種計算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器中)被壓縮。這意味著數(shù)據(jù)在通過如上所述的相應(yīng)壓縮操作而被保存在存儲器中之前被壓縮，并且數(shù)據(jù)在離開存儲器時被解壓縮。

如圖3所示，在計算機(jī)系統(tǒng)的替代的示例300中，可以將數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用到高速緩存系統(tǒng)的L3高速緩存。類似于前面的示例，數(shù)據(jù)在被保存在高速緩存中之前需要被壓縮，并且在數(shù)據(jù)離開高速緩存(例如，到其他高速緩存級(L2)或到數(shù)據(jù)未壓縮的存儲器330)之前需要被解壓縮。在替代的示例中，數(shù)據(jù)可以壓縮保存在高速緩存分級結(jié)構(gòu)的任何級中。