[發明專利]處理數據的方法和裝置

在審

• 申請號: 201910995385.2
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN111078438A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 馬克西米利安·沃爾特
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00;G06F11/07;G06F11/10;H03M13/07
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英

本發明涉及一種用于處理數據的方法。在該方法中，借助用于對數數字系統的預定的轉換規則，根據公式x_LNS＝sgn(x)·2^m+ld|x|·2ⁿ，將未編碼的實數x轉換為LNS編碼的整數x_LNS，其中，sgn(x)表示未編碼的實數x的符號函數，ld|x|表示未編碼的實數x的以2為底的對數，m表示第一指數，n表示第二指數，并且借助算術編碼將LNS編碼的整數x_LNS編碼為算術編碼的整數x_c。由此，減少了所需的整數運算。此外，本發明涉及一種計算機程序產品，一種裝置以及一種功能安全的可編程控制器。

技術領域

本發明涉及一種用于處理數據的方法以及一種計算機程序產品。此外，本發明還涉及一種用于處理數據的裝置以及一種具有這種裝置的功能安全的可編程控制器。

本發明的技術領域涉及數據處理，特別是數據的未編碼處理與編碼處理的組合。

背景技術

功能安全的系統用于降低與健康和壽命相關的風險，并用于避免環境破壞。除了安全地獲取和交流過程信息以外，功能安全的系統還需要安全處理，例如在工業PC中或者可編程邏輯控制器中的安全處理。

在功能安全的系統中，應當有很高的概率識別出在存儲、傳輸和處理數據時的錯誤。當功能安全的系統不僅處理整數而且也處理實數時，該錯誤識別也應該是可行的。

實數可以借助于整數被近似。為此，已知有定點算術、浮點算術和分數以用于表示實數。

在這些表示可能性中，浮點算術是最合適的，因為實際上不會出現溢出，并且相比于其他表示可能性更易于控制舍入誤差。

在應用于功能安全的系統中時，浮點算術與ANBD編碼組合使用，以便以編碼的形式處理數據，因此可以防止數據發生錯誤和未識別的改變。

ANBD編碼是一種算術編碼，其中，例如通過規則將浮點數或者浮點算術運算(GAO，floating point arithmetic operations)轉變為算術編碼數。ANBD編碼例如由文獻EP3104276A1已知。

然而，借助規則的這種轉變，包括借助軟件將所涉及的浮點算術運算轉換為整數運算。這是由于：ANBD編碼只能用于整數運算，而不能被用于GAO，因為所使用的處理器(浮點單元(FPU))不支持借助浮點算術進行編碼處理。

這樣的缺點是，在處理編碼的浮點數時會產生高的性能開銷，因為必須為一個浮點算術運算實施多個整數運算。

發明內容

因此，本發明的目的是改善數據處理。

根據第一方面，提出一種用于處理數據的方法。在此，借助用于對數數字系統LNS(LNS；Logarithmic number system)的預定的轉換規則，根據公式(1)

x_LNS＝sgn(x)·2^m+ld|x|·2ⁿ (1)，

將未編碼的實數x轉換為LNS編碼的整數x_LNS，其中，sgn(x)表示未編碼的實數x的符號函數，ld|x|表示未編碼的實數x的以2為底的對數，m表示第一指數，n表示第二指數，并且借助算術編碼將LNS編碼的整數x_LNS編碼為算術編碼的整數x_c。

借助轉換規則將未編碼的實數x轉換為LNS編碼的整數x_LNS的轉換步驟，也可以稱為LNS編碼。

與使用浮點算術運算與算術編碼的組合相比，通過與算術編碼結合的LNS編碼顯著減少了所需的整數運算。