CN112019220B - 一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法及装置，所述方法包括计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益；根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值；根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据；计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数；根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。通过实施本发明实施例能够提高压缩浮点数据时的压缩性能。

Description

一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法及装置
技术领域
本发明涉及数据压缩技术领域，尤其涉及一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法及装置。
背景技术
浮点数据的存储、运算、传输等处理过程都要需要消耗比普通整型数据更多的资源，比如存储资源、运算资源和传输带宽资源等，因此，很多时候人们在对浮点型数据进行处理时，都希望在满足一定的精度要求下，先对浮点数据按照某种算法进行压缩，压缩之后的浮点数据将会占用更少的存储、运算和传输资源。
现有的IQ数据压缩算法主要采用块浮点压缩算法，块浮点压缩算法主要就是根据一组浮点数据块内浮点数据最大比特位宽，按照设定的压缩比例输出带有精度损失的特定数据宽度的浮点数据。该方法压缩精度损失较大，压缩性能较低。
发明内容
本发明实施例提供一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法及装置，能提高压缩浮点数据时的压缩性能。
本发明一实施例提供了一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，包括
计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益；
根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值；
根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据；
计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数；
根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。
进一步地，若所述原始块浮点数据不存在差值偏置压缩增益，则将所述块内差值偏置值设置为0。
进一步地所述计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益，具体包括：
对原始块浮点数据进行数值检测，提取所述原始块浮点数据中各浮点数据的最大绝对值及最小绝对值，获得最大数据值和最小数据值；
将数值为2的整数幂且小于所述最小数据值的最大自然数作为所述调整量；
根据所述最大数据值、所述最小数据值以及所述调整量计算所述无损压缩增益。
进一步地，若所述无损压缩增益大于0，则判定所述原始块浮点数,存在差值偏置压缩增益。
进一步地，所述根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理，具体包括：
判断所述第二块浮点数据中各个浮点数据的符号位；
若浮点数据的符号位为正，则根据所述浮点数据块压缩系数对浮点数据的比特位宽进行压缩；
若浮点数据的符号位为负，则将所述浮点数据块压缩系数加一，得到更新后的浮点块压缩系数，继而根据更新后的浮点数据块压缩系数对浮点数据的比特位宽进行压缩。
进一步地，在所述原始块浮点数据压缩完毕后，将所述块内差值偏置值、所述压缩系数调整参数以及所述浮点数据块压缩系数写入数据块压缩头中。
在上述发明实施例的基础上，本发明对应提供了一装置项实施例。
本发明一实施例提供了一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩装置，包括
数值检测模块、块内差值偏置值计算模块、偏置处理模块、压缩系数计算模块以及压缩处理模块；
所述数值检测模块，用于计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益；
所述块内差值偏置值计算模块，用于根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值；
所述偏置处理模块，用于根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据；
所述压缩系数计算模块，用于计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数；
所述压缩处理模块，用于根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。
通过实施本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法及装置，所述方法在进行块浮点数据压缩之前，检测块浮点数据是否存在差值偏置增益，若存在，将计算得到的调整量作为块内差值偏置值，然后根据块内差值偏置值对原始块浮点数据进行差值偏置处理，从而消减块内每个浮点数据的数值相对变化范围，进而实现在相同压缩精度损失比的前提下提高压缩比，或者是在相同压缩比的前提下，降低压缩精度损失的效果，从而提高浮点数据的压缩性能。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法的流程示意图。
图2是本发明一实施例提供的一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩装置的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一实施例提供了一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，包括步骤：
S101、计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益。
S102、根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值。
S103、根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据。
S104、计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数。
S105、根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。
对于步骤S101、所述计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益，具体包括：
对原始块浮点数据进行数值检测，提取所述原始块浮点数据中各浮点数据的最大绝对值及最小绝对值，获得最大数据值和最小数据值；
将数值为2的整数幂且小于所述最小数据值的最大自然数作为所述调整量；
根据所述最大数据值、所述最小数据值以及所述调整量计算所述无损压缩增益。
具体的，在这一步骤中，首先对原始块浮点数据的数值范围进行检测，提取出原始块浮点数据中绝对值最大的数值，作为最大数据值abs(fdata)max，将原始块浮点数据中绝对值最小的数值，作为最小数据值abs(fdata)min。假设原始块浮点数据中有5个浮点数据，分别为：-1025.00，+1027.17，+1032.00，-1026.22，+1028.03，那么此时最大数据值为1032.00，最小数据值为1025.00；
紧接着计算调整量offset_delta，由于最小数据值为1025.00，那么此调整量为小于1025.00且为2的整数次幂的最大自然数，即为1024；因此调整量offset_delta为1024；之所以采用这种方式设置调整量，是为了在提取块内差值偏置值时可以产生二次无损压缩增益。
紧接着根据以下公式计算无损压缩增益CG：
CG＝log2(abs(fdata)max)-log2(abs(fdata)max-offset_delta)
示意性的根据上述列举的浮点数据，则此时原始块浮点数据的无损压缩增益：
CG＝log2(1032)-log2(1032-1024)＝10
对于步骤S102、在一个优选的实施例中，若所述无损压缩增益大于0，则判定所述原始块浮点数据,存在差值偏置压缩增益。
若所述原始块浮点数据不存在差值偏置压缩增益，则将所述块内差值偏置值设置为0。
同样以步骤S101的示例进行说明：在步骤S101中，由于无损压缩增益为10大于0，则说明原始块浮点数据，存在差值偏置增益，此时将调整量作为原始块浮点数据的块内差值偏置值，即块内差值偏置值为1024。此外若原始块浮点数据不存在差值偏置压缩增益，则将块内差值偏置值设置为0。块内差值偏置值对应数据压缩头中的压缩偏置量参数。
对于步骤S103、根据步骤S102得到的块内差值偏置值，将原始块浮点数据中每个浮点数据逐一进行偏置处理，块内差值偏置值为0时表示未能产生无损压缩增益，此时各浮点数据保持不变。块内差值偏置值不为0时，检测每个浮点数据的符号位，如果符号位为正，则用浮点数据减去块内差值偏置值，如果符号位为负，则用浮点数据加上块内差值偏置值。从而得到一组偏置之后的块浮点数据即上述第二块浮点数据，可以用数组fdata_new[i]表示，i的最大值表示块内浮点数据的个数。示意性的根据上述例子，最终得到的第二块浮点数据为：-1.00，+3.17，+8.00，-2.22，+4.03。
对于步骤S104、具体的，对上述第二块浮点数据进行数值检测，提取进行偏置处理后的浮点数据中的最大绝对值abs(fdata_offset)max；示意性的以步骤S103得到的第二块浮点数据为例，最大绝对值abs(fdata_offset)max为8.00；然后通过以下公式计算出第二块浮点数据的最大数据位宽offset_width(fdata_offset)：
offset_width(fdata_offset)＝floor(log2(abs(fdata_offset)max))。
此时的最大数据位宽就是无进度损失时的最大压缩位宽，即第二块浮点数据传输所需的理论数据比特位宽。
在计算得到最大数据位宽后结合预设的压缩系数调整参数compressed_data_width，通过以下公式计算浮点数据块压缩系数common_coefficient：common_coefficient＝ceil(log2(offset_width(fdata_offset)))-compressed_data_width+1
对于步骤S105、在一个优选的实施例中，所述根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理，具体包括：
判断所述第二块浮点数据中各个浮点数据的符号位；
若浮点数据的符号位为正，则根据所述浮点数据块压缩系数对浮点数据的比特位宽进行压缩；
若浮点数据的符号位为负，则将所述浮点数据块压缩系数加一，得到更新后的浮点数据块压缩系数，继而根据更新后的浮点数据块压缩系数对浮点数据的比特位宽进行压缩。
具体的，在对浮点数据进行压缩之前，首先判断浮点数据的符号位。如果符号位为正，则按照步骤S104中的浮点数据块压缩系数，对每个浮点数据的比特位宽进行压缩；如符号位位负，将浮点数据块压缩系数加1后再对每个浮点数据的比特位宽进行压缩。处理之后的浮点数据块表示为sacle_fdata[i]，
若,浮点数据为正数时，压缩后浮点数据:
sacle_fdata[i]＝fdata_new[i]/(2^common_coefficient)
若,浮点数据为负数时，压缩后浮点数据:
sacle_fdata[i]＝～((～fdata_new[i]+1)/2^(common_coefficient+1))+1。
上式除法在硬件实现时以移位的方式进行截位，右移的位数等于common_coefficient，当移位至第(common_coefficient-1)比特位时，判断浮点数据当前比特位是否为1，若为1，则移位完最后1个比特位后需要进行进位处理，否则进行直接截位处理(rounding方式截尾)。
在一个优选的实施中，在所述原始块浮点数据压缩完毕后，将所述块内差值偏置值、所述压缩系数调整参数以及所述浮点数据块压缩系数写入数据块压缩头中。
具体的，对于数据块压缩头的设置，压缩头主要包含三个参数：压缩偏置量(即上文所述的块内差值偏置值)、压缩后数据位宽(即上文所述的压缩系数调整参数compressed_data_width)和数据块公共压缩指系数(即上文所述的浮点数据块压缩系数common_coefficient)；这一实施例主要作用是将上述参数按照特定格式，设置到数据块的压缩头中，以便在数据解压缩时使用。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例：
如图2所示，本发明一实施例提供了一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩装置，包括：数值检测模块、块内差值偏置值计算模块、偏置处理模块、压缩系数计算模块以及压缩处理模块；
所述数值检测模块，用于计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益；
所述块内差值偏置值计算模块，用于根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值；
所述偏置处理模块，用于根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据；
所述压缩系数计算模块，用于计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数；
所述压缩处理模块，用于根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。
需要说明的是，上述装置项实施例是与本发明方法项实施例相对应的，其能实现本发明上述任意一方法项实施例所述的基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法。
通过实施本发明实施例，当原始块浮点数据存在差值偏置压缩增益时，通过将调整量作为块内差值偏置值，然后对原始块浮点数据进行偏置处理，从而消减块内每个浮点数据的数值相对变化范围，进而实现在相同压缩精度损失比的前提下提高压缩比，或者是在相同压缩比的前提下，降低压缩精度损失的效果，从而提高浮点数据的压缩性能，此外若原始块浮点数据不存在差值偏置压缩增益时，则将块内差值偏置值设置为0，此时在进行偏置处理时，原浮点数据保持不变，实现与现有块浮点数据压缩算法相同的压缩方法对原浮点数据进行压缩。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，其特征在于，包括：
计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益，包括：对原始块浮点数据进行数值检测，提取所述原始块浮点数据中各浮点数据的最大绝对值及最小绝对值，获得最大数据值和最小数据值；将数值为2的整数幂且小于所述最小数据值的最大自然数作为所述调整量；根据所述最大数据值、所述最小数据值以及所述调整量计算所述无损压缩增益；
根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值；
根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据；
计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数；
根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。
2.如权利要求1所述的基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，其特征在于，若所述原始块浮点数据不存在差值偏置压缩增益，则将所述块内差值偏置值设置为0。
3.如权利要求1所述的基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，其特征在于，若所述无损压缩增益大于0，则判定所述原始块浮点数据存在差值偏置压缩增益。
4.如权利要求1所述的基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，其特征在于，所述根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理，具体包括：
判断所述第二块浮点数据中各个浮点数据的符号位；
若浮点数据的符号位为正，则根据所述浮点数据块压缩系数对浮点数据的比特位宽进行压缩；
若浮点数据的符号位为负，则将所述浮点数据块压缩系数加一，得到更新后的浮点数据块压缩系数，继而根据更新后的浮点数据块压缩系数对浮点数据的比特位宽进行压缩。
5.如权利要求1所述的基于差值偏置检测的块浮点数据压缩方法，其特征在于，还包括：在所述原始块浮点数据压缩完毕后，将所述块内差值偏置值、所述压缩系数调整参数以及所述浮点数据块压缩系数写入数据块压缩头中。
6.一种基于差值偏置检测的块浮点数据压缩装置，其特征在于，包括：数值检测模块、块内差值偏置值计算模块、偏置处理模块、压缩系数计算模块以及压缩处理模块；
所述数值检测模块，用于计算原始块浮点数据的调整量及无损压缩增益，包括：对原始块浮点数据进行数值检测，提取所述原始块浮点数据中各浮点数据的最大绝对值及最小绝对值，获得最大数据值和最小数据值；将数值为2的整数幂且小于所述最小数据值的最大自然数作为所述调整量；根据所述最大数据值、所述最小数据值以及所述调整量计算所述无损压缩增益；
所述块内差值偏置值计算模块，用于根据所述无损压缩增益，判断所述原始块浮点数据是否存在差值偏置压缩增益；若是，则将所述调整量作为所述原始块浮点数据的块内差值偏置值；
所述偏置处理模块，用于根据所述块内差值偏置值对所述原始块浮点数据进行偏置处理，生成第二块浮点数据；
所述压缩系数计算模块，用于计算所述第二块浮点数据的最大数据位宽，继而根据预设的压缩系数调整参数及所述最大数据位宽计算浮点数据块压缩系数；
所述压缩处理模块，用于根据所述浮点数据块压缩系数对所述第二块浮点数据进行压缩处理。
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