CN101681291A - 信息处理器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信息处理器(程序处理单元1)，用于管理具有固定顺序的数据序列，所述信息处理器包括：指示数组(引用数据存储部分2)，用于将对数据序列中每个数据项的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中，以及用于将所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据关键字改变相同量的装置(CPU3)，其中，以与改变量相对应的索引数目，移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容。

Description

信息处理器

技术领域

本发明涉及一种信息处理器和其中使用的有序数据管理方法，以及一种关联的程序，更具体地，涉及一种在信息处理器(如信息设备、通信设备等)中使用的有序数据管理方法。在本申请中，以固定顺序输入/输出的数据被定义为“有序数据”。

背景技术

如在FIFO(先进先出)或FILO(先进后出)之类的数据结构中所知道的，信息设备或通信设备中预留的用于对其中的数据进行排队的临时数据保存区一般被配置为从第一个或最后一个元素中取出数据，或向第一个或最后一个元素添加数据。

另一方面，在具有复用功能以实现抑制延迟和最优负载分配的通信设备中实现的分组调度机制中，以不同于FIFO和FILO的排序关系来输入/输出数据。这里，需要一种操作来从临时数据保存区中取出与队列头部移动了数据大小的偏移量的数据，所述移动的数据大小的偏移量是基于每条路径的拥塞状况来确定的。本申请人已经提出了这种技术(专利文献1)。专利文献1中的队列必须被实现为使得可以从任何元素(甚至不同于第一个和最后一个)取出数据，或向任何元素添加数据。此外，需要一种方案，使用与头部的数据大小的偏移量作为关键字来实现高速数据存取。这种方案的实现需要数据管理，该数据管理允许关键字取任意可能值作为偏移，并且即使在关键字与数据之间的关系随数据的删除或添加而动态变化的情况下，也能实现高速数据存取。

一种用于管理其中任何任意元素可存取的有序数据的已知方案涉及一种以列表或数组形式配置的数据结构。根据这些结构，在数组结构中，可以作为关键字的值被限制在一个范围内，在该范围中，为数组元素定义了标识号(索引)。由于该范围是在为数组结构预留存储器的阶段确定的，因此关键字的范围由数组结构本身的大小所限制。另一方面，在列表结构中，关键字的值不限于列表本身的大小。然而，在列表结构中，当对与任意关键字相对应的数据进行存取时，必须在列表上搜索该关键字。该搜索时间的期望值在例如线性搜索中与元素数目成比例，在快速二叉搜索中，与以2为底的元素数目的对数成比例。这产生了一个问题：与数组结构相比，较大的元素数目导致存取所需时间较长。

根据关键字高速搜索相应元素的现有技术包括：散列方法、三重数组方法(非专利文献1)等等。然而，如果这些技术采用了由于元素的删除和插入而表现出动态变化的关键字，如表示来自其第一个数据的数据体的属性(数据体的大小、丢弃比特的数目等等)的元数据的总值等，则如在例如专利文献1中所描述的，由于难以跟随数据和关键字的相应改变，因此这些技术不能容易地应用。

此外，在列表结构中，为了在所有时刻都能正确维持动态改变的关键字和元素之间的关系，必须通过再次针对由于如数据的删除、插入等操作而必须更新的所有元素而设置关键字来遵循这些操作。例如，当选择关键字作为来自第一个元素的元数据的总值时，删除特定数据导致该数据之后的所有元素的元数据的总值改变，使得必须再次针对从所删除的元素至最后一个元素的所有元素而设置关键字。当必须再次设置的元素数目较大时，需要较长时间来执行用于再次设置关键字的处理。

如上所述，提供快速存取的数组结构和散列方法不适用于管理可以取具有任意值的关键字的有序数据，其中，在如特定数据的删除和改变、新数据的添加等操作的情况下，预期进行操作的数据或其他数据的关键字值动态改变。另一方面，列表结构具有的问题在于，需要过多时间来存取和操作数据。

专利文献1：国际公布No.2007/111331小册子

非专利文献1：Iriguchi，Tsuda，Shishibori，Aoe，″Efficient StorageSearch Method for Graph Structure，″Transactions of the Institute ofElectronics，Information and Communication Engineers D-1，Vol.J79-D-1，No.8，pp.502-510(1996)。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种解决上述问题并能够高速引用与作为元数据总值的关键字相关联的元素的信息处理器和在其中使用的有序数据管理方法，以及关联的程序。

本发明的信息处理器用于管理具有固定顺序的数据序列。所述信息处理器包括：

指示数组，用于将对数据序列中每个数据的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中，以及装置，操作用于当所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，以与改变的量相对应的索引数目，移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容。

本发明的有序数据管理方法是在用于管理具有固定顺序的数据序列的信息存储器中使用的，其中：

所述信息处理器具有指示数组，所述指示数组用于将对数据序列中每个数据的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中，以及

当信息处理器对所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，执行以与所述改变的量相对应的索引数目来移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容的处理。

本发明的程序使处理器在用于管理具有固定顺序的数据序列的信息处理器中执行处理。所述程序的特征在于：使所述信息处理器执行处理，以：

向所述信息处理器提供指示数组，所述指示数组用于将对数据序列中每个数据的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中；以及

当所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，以与所述改变的量相对应的索引数目，移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容。

使用上述配置和操作，本发明可以有利地高速引用具有作为元数据总值的关键字的元素。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的信息处理器中的程序处理部分的示例配置的框图。

图2是示出了图1中的引用数据存储部分和存储器的示例状态的图。

图3是示出了图2的示例中与每个数据值相对应的元数据及其总值的示例的图。

图4是示出了图2中向其添加数据之后引用数据存储部分和存储器的示例状态的图。

图5是示出了图4的示例中与每个数据值相对应的元数据及其总值的示例的图。

图6是示出了图2中从其中删除数据之后引用数据存储部分和存储器的示例状态的图。

图7是示出了用于通过图1的程序处理部分管理有序数据的示例操作的流程图。

图8是示出了用于通过图1的程序处理部分管理有序数据的示例操作的流程图。

图9是示出了本发明第二实施例中的引用数据存储部分和存储器的示例状态的图。

图10是示出了图9中从其中删除数据之后引用数据存储部分和存储器的示例状态的图。

图11是示出了根据本发明第二实施例的通过程序处理部分管理有序数据的示例操作的流程图。

图12是示出了根据本发明第二实施例的通过程序处理部分管理有序数据的示例操作的流程图。

具体实施方式

接下来将参照附图来描述本发明的实施例。

实施例1

图1是示出了根据本发明第一实施例的信息处理器中的程序处理部分的示例配置的框图。

在图1中，程序处理单元1包括引用数据存储部分2、CPU(中央处理单元)3、程序存储部分4、输入端11和输出端12，并通过通信总线100连接至存储器5。程序存储部分4存储程序41。

图2是示出了图1中的引用数据存储部分2和存储器5的示例状态的图。

在图2中，引用数据存储部分2包括多个单元存储区21-0至21-3、指示数组22和临时变量集23。

单元存储区21-0至21-3包括有序数据211-a至211-h作为变量。

临时变量集23包含最新元数据总值(TL)231和指示最后的数据所属的单元存储区的指示数组索引(SL)232，作为不同于有序数据211-a至211-h和指示数组22的变量。

存储器5上由程序41的操作通过通信总线100预留有分别与数据211-a至211-h相对应的单独区域511-a至511-h(为程序41的变量)以及与指示数组22相对应的顺序区域52。

图3是示出了图2的示例中与每个数据值相对应的元数据及其总值的示例的图。图4是示出了图2中添加数据i之后引用数据存储部分2和存储器5的示例状态的图，图5是示出了图4的示例中与每个数据值相对应的元数据及其总值的示例的图。

图6是示出了图2中删除数据之后引用数据存储部分2和存储器5的示例状态的图，图7和图8是示出了用于通过图1中的程序处理单元1管理有序数据的示例操作的流程图。

参照这些图1至8，给出对用于通过根据本发明第一实施例的信息处理器的程序处理单元管理有序数据的操作的描述。

对此，图7和8中所示的处理由CPU 3执行的程序41来实现。

本发明的第一实施例示出了使用被选择为与从第一个数据至相应数据的每个数据相关联的元数据的总值的关键字来实现高速数据引用和数据操作的示例。

各个数据211-a至211-h伴随有表示其属性的元数据，并且分配在单元存储区21-0至21-3中，使得其元数据的总值在每个单元存储区内的设定值S附近。

此外，临时变量集23在末端包括：针对与单元存储区21-3相对应的指示数组22的索引(TL)231以及从第一个数据至最后一个数据的元数据总值(SL)232作为变量。

首先，给出对本发明第一实施例中的数据引用的操作的描述。

在从输入端11接收到对与元数据总值T相对应的数据的引用的请求时(图7中的步骤S1)，程序处理单元1使用由指示数组22的第T/S个元素所指示的单元存储区中出现的一些或全部数据或者对这些数据的引用从输出端12向请求方返回响应(图7中的步骤S2)。这里，“引用”是指提供用于存取其他数据的数据，并包括例如存储器地址值、指针等。

图3示出了图2中所示的引用数据存储部分2和存储器5的示例状态中与每个数据值相对应的元数据及其总值的示例。这里假定设定值S等于500。这就是说，每次当元数据的总值在500的倍数附近时，数据属于不同的单元存储区，并且在图3中，指示数组22的相应索引递增1。

例如，当请求对等于900的元数据总值T进行引用时，T/S将取以下值。

T/S＝500/900＝1.8。

此时，由于指示数组22的索引为整数，因此将T/S的值向下取整，以引用“第一个”元素，或向上取整或舍入至最接近的整数，以引用“第二个”元素。根据本发明的应用等，可以以不同方式来实现用于确定应当采用哪种方案的机制。

在本实施例中，将T/S的值向上取整，从而将图2中单元存储区211-1中包括的数据d、e中的任何或全部数据返回作为引用结果，如指示数组的[第二个]元素(索引为[1])所示。

接下来，对本发明第一实施例中的数据结构的结尾添加新数据时的操作给出描述。

在从输入端11接收到添加数据i的请求时(图7中的步骤S3)，在即使添加了数据i，单元存储区21-3末端的当前元数据总值仍在设定值S附近范围内的情况下(图7中的步骤S6)，程序处理单元1将数据i添加至单元存储区21-3(图7中的步骤S7)。

程序处理单元1添加数据i，并且，如果当前位于末端的单元存储区21-3的元数据总值不在设定值S的附近(图7中的步骤S6)，则创建新单元存储区(图7中的步骤S8)。根据本发明的应用，可以以不同方式来实现用于确定是否应当创建新单元存储区的机制。

这里假定数据i具有的元数据值为200，并且未创建新单元存储区。图4示出了在这种情况下添加了数据i之后，引用数据存储部分2和存储器5的示例状态，图5示出了表示数据与元数据之间关系的表。

然而，在进行上述工作之前，程序处理单元1必须根据需要在存储器5上预留存储数据i所需的区域(图7中的步骤S4)。此外，当在存储器5上成功预留了区域时，程序处理单元1将数据i的元数据值与目前位于末端的数据h处的元数据总值相加，计算与数据i相对应的元数据总值，并使用计算结果来更新最新元数据总值(TL)231(图7中的步骤S5)。

此外，当添加新单元存储区时，程序处理单元1将指示添加数据i之后最后的数据所属的单元存储区的指示数组索引(SL)232更新为递增1的值(图7中的步骤S9)。在图4和5所示的示例中，将所计算的最新元数据总值(TL)231更新为以下值：

1820+200＝2020

指示数组索引(SL)232与插入数据i之前保持不变，即为“3”。

接下来，对本发明第一实施例中删除数据时的操作给出描述。

在从输入端11接收到与元数据总值T相对应的数据删除请求时(图8中的步骤S10)，程序处理单元1擦除由指示数组22的第T/S个元素所指示的单元存储区，以及属于该单元存储区的数据(图8中的步骤S11)。

在擦除了单元存储区和属于该单元存储区的数据之后，程序处理单元1将由指示数组22的第T/S个元素所指示的存储器区域和之后的存储器区域中存储的内容前移指示数组22的一个元素(图8中的步骤S12)。

图6示出了一种状态，其中假定T＝900，T/S＝1.8向上取整为2，使得程序处理单元1擦除了由“第二”指示数组元素(索引为“1”)指示的单元存储区21-1以及其中包括的数据d、e。在擦除了单元存储区21-1和其中包括的数据d、e之后，程序处理单元1将图2所示的指示数组22中索引等于或大于“2”的存储器的内容前移一个元素。

因此，对擦除之前(图2中所示的状态)索引“2”的元素中包含的单元存储区21-2的引用移至擦除单元存储区21-1和其中包括的数据d、e之后的索引“1”的元素。此外，对擦除之前索引“3”的元素中包含的单元存储区21-3的引用移至擦除单元存储区21-1和其中包括的数据d、e之后的索引“2”的元素。

按照这种方式，对直至n的所有索引中包含的单元存储区的引用移至索引递减“1”的元素。因此，当例如在此后接收到具有T＝900的引用请求时，将返回数据f。由于属于单元存储区21-0至21-3中的每一个的数据的容量在设定值S中被量化，与相应元数据总值的减法等效的更新自动地通过在指示数组22中简单的移动索引“1”来进行。

因此，在本实施例中，由于指示数组22的索引是元数据总值的函数，因此，可以高速执行使用元数据总值作为关键字对元素的引用，这是由于不需要对与元数据总值相对应的索引进行搜索。

此外，在本实施例中，不需要逐元素地进行处理以从元数据总值中减去所擦除元素的元数据，而是仅使用单次存储器移动处理来更新元数据总值，使得可以在擦除元素之后高速更新每个数据项的元数据总值。

图9是示出了本发明第二实施例中的引用数据存储部分和存储器的示例状态的图。

根据本发明第二实施例的信息处理器的程序处理单元与根据本发明第一实施例的信息处理器的程序处理单元在配置上类似，但是在引用数据存储部分和存储器的状态方面有所不同。

具体地，在上述本发明第一实施例中，在删除数据之后，以设定值S为单位来更新元数据总值。然而，由于不是总能针对设定值S的每个整数倍来配置单元存储区，因此，在实际移除的数据与设定值S之间存在误差。因此，在引用数据时输入的T与对应于返回数据的实际元数据总值之间也出现误差。本发明的第二实施例示出了将该误差限制在特定值或更小的示例。

参照图9，本实施例与上述本发明第一实施例的区别在于，将指示数组22划分为索引指示数组22A和数据指示数组22B。

以与本发明第一实施例中的指示数组22类似的方式，数据指示数组22B中的每个元素存储对单元存储区21-0至21-3的引用。另一方面，索引指示数组22A中的每个元素存储数据指示数组22B中应当被引用的索引。单元存储区21-0至21-3内的元素的元数据总值被量化在设定值S的整数倍附近，实际元数据总值与设定值S的整数倍的比值等于或小于另一误差设定值R。

图10是示出了图9中从其中删除数据之后引用数据存储部分2和存储器5的示例状态的图，图11和图12是示出了根据本发明第二实施例的程序处理单元1管理有序数据的示例操作的流程图。

参照这些图9至12，对根据本发明第二实施例的信息处理器的程序处理单元管理有序数据的操作给出描述。

对此，图11和12中示出的过程由CPU 3执行的程序41来实现。此外，图11中步骤S21至S25和S27至S29的处理与上述图7中步骤S1至S5和S7至S9的处理以及图8中步骤S10的处理类似，因此省略其描述。

在本实施例中，在添加数据时确定是否应当产生新单元存储区时，在将数据添加至指示数组索引(SL)232之前，当指示数组索引(SL)232内的元数据总值TSL与最接近元数据总值TSL的设定值S的整数倍的比值等于或小于误差设定值R时(图11中的步骤S26)，应当产生新单元存储区(图11中的步骤S28)。当元数据总值TSL等于或大于S/R时，该条件在所有时刻均满足。

另一方面，在删除数据时，程序处理单元1擦除由数据指示数组22B的元素所指示的单元存储区以及其中包括的数据，该元素的索引为索引指示数组22A的第T/S个元素，其中程序处理单元1已经接收到针对元数据总值T的删除请求(图12中的步骤S31)。

程序处理单元1还擦除索引指示数组22A中取值T/S的所有元素，并将索引指示数组22A中与所擦除的最大索引和后续索引相对应的存储器区域中的内容前移所擦除元素的数目(图12中的步骤S32)。

图10示出了一种状态，其中将存储数据的图3中所示的状态中T＝900的删除请求调整为S＝125、R＝0.25。在图10中，将T/S向上取整至“8”，使得程序处理单元1擦除由数据指示数组22B的元素所指示的单元存储区21-1和其中包括的数据d、e，该元素的索引为索引指示数组22A中的“第8”个元素“1”。

程序处理单元1还擦除了索引指示数组22A中具有索引“5”至“8”的元素，这些元素的取值为“1”。此外，在擦除存储器区域之前，索引指示数组22A中原先与向前的索引“9”相对应的部分前移4个所擦除的元素。

因此，以“空”引用结束的数据指示数组22B中的索引“1”的元素可以在未来产生新单元存储区时用作存储引用的变量。对此，当最后一个元素SL的元数据总值SL与最接近元数据总值TSL的设定值S的整数倍之比大于误差设定值R时，程序处理单元1被配置为不接受删除请求，除非元素SL是数据指示数组22B中仅有的非空元素。

按照这种方式，在本实施例中，在接收到针对与元数据总值T相对应的数据的引用请求时，程序处理单元1返回由数据指示数组22B的元素所指示的单元存储区中包括的数据，该元素的索引为索引指示数组22A的第T/S个元素。

在本实施例中，当添加或删除单元存储区时，单元存储区中包括的元数据总值与T/S(用作数据指示数组的索引)之比保持等于或小于误差设定值R，使得即使对于重复执行这些操作之后的引用请求，返回数据的元数据总值的误差也保持等于或小于误差设定值R。

具体地，根据本发明的信息处理器(如信息设备、通信设备等)包括一个或多个引用矩阵(指示数组22)，这些引用矩阵是对数据的引用的矩阵而不是数据体，并将每个引用矩阵的索引与数据搜索关键字相关联。然而，当引用矩阵中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，以与改变量相对应的索引数目，移动索引数组中该范围内的存储器的内容。

本发明的信息处理器提供了引用矩阵，该引用矩阵是对被管理的数据的引用的矩阵，而不是被管理的有序数据本身的矩阵。此外，在本发明中，定义了引用矩阵中的索引与所存储数据的关键字的对应关系。例如，索引被定义为等于关键字值。

本发明的信息处理器将对被管理的每个数据项的引用存储在具有与数据的关键字相对应的引用矩阵中的索引的元素中。通过引用矩阵中与具有关键字相对应的索引的元素中存储的引用，对与任意关键字相对应数据进行存取。

本发明的信息处理器实现了对与任意关键字相对应的数据的高速存取，这是由于不需要搜索与关键字相对应的元素。在一些情况下，由于特定元素的删除、关键字值的改变、新元素的添加、元素之间的数据交换等等，引用矩阵的特定索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字必须改变相同的量。在这种情况下，本发明的信息处理器以与改变量相对应的索引数目，移动指示矩阵中该范围内的存储器的内容。

按照这种方式，本发明的信息处理器执行与每个数据项的关键字值的改变相等的改变。在单一过程中完成这种改变，而与元素的数目无关，引用矩阵不是数据体，而是引用的矩阵，该矩阵一般而言大小有限，使得与数据体的存储器移动相比，仅需要较小容量的存储器移动。相应地，本发明的信息处理器能够以比与本发明相关的数组结构中的索引改变更高的速度来执行处理操作。

尽管已经参照实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述实施例。可以以各种方式在配置和细节上对本发明进行修改，本领域技术人员可以理解，这些修改在本发明的范围之内。

本申请要求2007年6月13日提交的本专利申请No.2007-155808的优先权，其全部公开内容通过引用并入此处。

Claims (15)

1.一种信息处理器，用于管理具有固定顺序的数据序列，其特征在于信息处理器包括：

指示数组，用于将对数据序列中每个数据项的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中；以及

装置，操作用于当所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，以与改变的量相对应的索引数目，移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容。

2.根据权利要求1所述的信息处理器，其特征在于，数据的关键字是与从第一个数据至该数据的每个数据项相对应的元数据之和或其函数。

3.根据权利要求1或2所述的信息处理器，其特征在于，所述指示数组的索引以以下关系相关联：关键字的范围与所述指示数组的索引一一对应。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的信息处理器，其特征在于，对于任何索引，被分配给所述指示数组的每个索引的关键字范围的宽度相同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的信息处理器，其特征在于，在删除特定数据时，以所述指示数组的索引范围，移动存储器内容，该索引范围与紧接该范围之前至头部或从紧接该范围之后至末端的数据相对应。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的信息处理器，其特征在于，在插入特定数据时，以插入所述数据所需的索引数目，移动从紧接该插入之前至头部的存储器内容或从紧接该插入之后至最后的存储器内容。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的信息处理器，其特征在于，当在数据与索引之间的关系中多个数据与单一索引相对应时，在添加数据之前收集所有的相应数据，或者，当删除特定数据时，将与所述数据的索引相同的索引相对应的数据全部擦除。

8.一种有序数据管理方法，在用于管理具有固定顺序的数据序列的信息存储器中使用，其特征在于：

向所述信息处理器提供指示数组，指示数组用于将对数据序列中每个数据项的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中，以及

当所述信息处理器将所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，执行以与改变的量相对应的索引数目来移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容的处理。

9.根据权利要求8所述的有序数据管理方法，其特征在于，数据的关键字是与从第一个数据至该数据的每个数据项相对应的元数据之和或其函数。

10.根据权利要求8或9所述的有序数据管理方法，其特征在于，所述指示数组的索引以以下关系相关联：关键字的范围与所述指示数组的索引一一对应。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的有序数据管理方法，其特征在于，对于任何索引，被分配给所述指示数组的每个索引的关键字范围的宽度相同。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的有序数据管理方法，其特征在于，在删除特定数据时，以所述指示数组的索引范围，移动存储器内容，该索引范围与紧接该范围之前至头部或从紧接该范围之后至末端的数据相对应。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的有序数据管理方法，其特征在于，在插入特定数据时，以插入所述数据所需的索引数目，移动从紧接该插入之前至头部的存储器内容或从紧接该插入之后至最后的存储器内容。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的有序数据管理方法，其特征在于，当在数据与索引之间的关系中多个数据与单一索引相对应时，在添加数据之前收集所有的相应数据，或者，当删除特定数据时，将与所述数据的索引相同的索引相对应的数据全部擦除。

15.一种使处理器在用于管理具有固定顺序的数据序列的信息存储器内执行处理的程序，所述程序的特征在于：使所述信息处理器执行处理，以：

向所述信息处理器提供指示数组，指示数组用于将对数据序列中每个数据项的引用存储在具有与数据的关键字相关联的索引的元素中，以及

当所述指示数组中任意索引范围内的元素所引用的所有数据的关键字改变相同的量时，以与改变的量相对应的索引数目，移动所述指示数组中所述范围内的存储器内容。

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