DD200705A1 - Verfahren zur komprimierung und dekomprimierung dezimaler daten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Koprimierung und Dekomprimierung dezimaler Daten zur speicherplatzsparenden Einspeicherung und Wiederauffindung von Daten in elektronischen oder magnetischen Speichern elektronischer Rechenanlagen, wobei die Daten als Ereignisvektoren mit dezimalen Komponenten vorliegen (z.B. bei der Archivierung von Prozessdaten). Das erfindungsgemaesse Verfahren ist anwendbar, wenn die Komponenten der Ereignisvektoren diskreten Charakter besitzen und unterschiedliche Ereignisvektoren voellig oder teilweise identische Komponenten aufweisen bzw. analogen Charakter besitzen und ein Normalvektor existiert und die Komponenten unterschiedlicher Ereignisvektoren voellig oder teilweise mit denen des Normalvektors uebereinstimmen. Dem Wesen der Erfindung entsprechend werden zwei verschiedene Prinzipien angegeben, die darauf beruhen, eine Auswahlmatrix bzw. einen Auswahlvektor, sowie ein Codewort fuer jeden Ereignisvektor zu speichern, wobei das Codewort eine Adresse darstellt, die angiebt, an welcher Stelle in der Auswahlmatrix bzw. im Auswahlvektor die entsprechenden Informationen aufzufinden sind. Der Speicherplatzbedarf ist dabei bedeutend geringer als der bei der vollstaendigen Einspeicherung der Ereignisvektoren. Bei Abruf aus dem Speicher ist es moeglich, wieder die urspruenglichen, vollstaendigen Ereignisvektoren zusammenzusetzen.

Description

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Verfahren zur Komprimierung und Dekomprimierung dezimaler Daten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Komprimierung und Dekomprimierung von. in Form von Ereignisvektoren mit dezimalen Komponenten vorliegenden Daten, das eine speicherplatzeinsparende Einspeicherung und Wiederauffindung der Daten in Speichern elektronischer Digitalrechner ermöglicht.

Eine fortlaufende Einspeicherung von Ereignisvektoren mit dezimalen Komponenten muß z.B» dann vorgenommen werden, wenn die Betriebsdaten eines Prozesses fortlaufend erfaßt, eingespeichert und bei.Bedarf wieder abgerufen werden sollen (Archivierung),

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist die Möglichkeit der seriellen oder parallelen Einspeicherung der Komponenten der Ereignisvektoren auf vollständige Speichermatrizen,äja. vereinbarte Felder in den digitalen.Speicherα sowie deren serieller oder paralleler Abruf. Die Dimension einer Speichermatrix (eines vereinbarten Feldes) ergibt sich aus der Dimension der Ereignisvektoren und der Anzahl der eingespeicherten Ereignisvektoren. -

Bei hoher Dimension der Ereignis vektoren,- insbesondere aber bei höher Anzahl zu speichernder Sreignisvektoren

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(typisch für Archivierung),ist der benötigte Speicherplatz sehr groß. In Anwendungsfällen, wie der. Archiviszmig von Proseßdaten, wsisan diG su speicitömdsa Daten jedoch Eigenschaften auf, die zu Redundanzen innerhalb der Breignisvektoren führen. In- diesen Fällen ist die Abspeicherung vollständiger Speichermatrizen ungeeignet«

Nach DE AS 2 1 3 6 5 36 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, das eine Komprimierung und Dekomprimierung von Daten nach ihrer Umwandlung in Binärdaten vornimmt, auf Grund der durch links oder rechts von dem ersten von Null verschiedenen Zeichen stehenden Nullen hervorgerufenen Redundanz der Bitgruppe. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß Redundanzen anderer Art, welche die Ereignisvektoren aufweisen können, nicht beseitigt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist. eine Datenkomprimierung bei der Einspeicherung von Ereignisvektoren durch Beseitigung ihrer Redundanz sowie die Möglichkeit ihrer Dekomprimierung bei Abruf aus dem Speicher. Dadurch ist es möglich, in den Speichern größere Datenmengen in Form von Ereignisvektoren unterzubringen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Komprimierung und Dekomprimierung anzugeben,-das die speicherplatzeinsparende Einspeicherung von Ereignisvektoren mit dezimalen Komponenten gestattet und gleichzeitig die Wiederauffindung der komprimierten Daten im Speicher und die Synthese zu den ursprünglichen vollständigen Ereignisvektoren ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird.diese Aufgabe dadurch gelöst, daß statt der ^speicherung der vollständigen Ereignisvek-

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toren auf einer SpeicJiermatrix (einem vereinbarten Feld innerhalb des Speichers) die Abspeicherung einer Auswahlmatrix bzw. eines Aüswahlvektors sowie eines zu jedem Ereignisvektor gehörenden Codewortes vorgesehen wird. In die Auswahlmatrix bzw. den Auswahlvektor werden nur die relevantBn Komponenten der Ereignisvektoren eingespeichert,, deren Bestimmung vom Typ der Ereignisvektoren abhängt. Das Codewort stellt eine Adresse dar, die angibt, wo in der Auswahlmatrix bzw» im Auswahlvektor die entsprechenden Informationen aufzufinden sind· Der Speicherplatz zur Speicherung der Auswahlmatrix

bzw. des Auswahlvektors ist dabei geringer als_z.ur._

Speicherung der vollständigen Matrix·

Die Erfindung betrifft zwei Typen von Ereignisvektoren:

1. Die Komponenten der Sreignisvektoren haben diskreten Charakter« Unterschiedliche Ereignisvektoren haben völlig oder teilweise identische !Component enwerte»

Abzuspeichern sind η Vektoren mit jeweils 1 Komponenten. Erfindungsgemäß erfolgt die Abspeicherung

- einer Auswahlmatrix M mit dim M= (l,m), m<n - eines Adressenvektors a mit dim a= (n,1).

Betrachtet wird die Gesamtmenge der r-ten Komponenten der Vektoren ν : {v_r(i)} , i =1(1) n, r = 1(1) 1. Diese Menge.enthält m unterschiedliche diskrete Elemente mit m<n. Diese unterschiedlichen Elemente werden in der r-ten Zeile der Matrix M in beliebiger Reihenfolge eingespeichert. Die Einspeicherung erfolgt nach Vorliegen des gesamten Datenmassivs (η Vektoren) oder aber schritthaltend

Zur Rekonstruktion des Vektors v(i) dient die Adresse

a(i) =

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als Aufreihung der Komponentenadressen a. in beliebiger, jodcch sa vereinbarcndsr nsihanfolge. Datei gibt die Komponentenadresse a. diejenige Spalte der

Matrix I an, in der die Vektorkomponente ν (i) abge-— ρ

speichert ist· Die Zeile wird durch die Position in a(i) bestimmt. Die Komponentenadressen a. sind natürliche Zahlen, deren Stellenzahl beschränkt ist. Auch a(i) stellt eine Ziffernfolge in der Erscheinungsform einer natürlichen Zahl dar und kann in dieser Form im Rechner abgespeichert werden. Die Adresse a(i) stellt ein Oodewort für den Vektor v(i) dar.

2, Die Komponenten der Ereignisvektoren haben analogen Charakter. Es existiert ein Formalvektor als Bezugsgröße. Die Komponenten aller Ereignisvektoren stimmen völlig oder teilweise mit denen des Normalvektors überein.

Abzuspeichern sind η Vektoren mit jeweils 1 Komponenten. Erfindungsgemäß erfolgt die Abspeicherung

- des Normalvektors vO mit dim vO = (1, 1)

- eines Auswahlvektors vl2 mit dim v12 = (m, 1),

m = η·1·ο, c= Faktor welcher ausdrückt, wieviele Komponenten sich im Mittel gegenüber vO ändern (0<c<1)

- eines Adressenvektors a mit dim a = (η, 1)·

Durch eine Vergleichsoperation wird von allen Ereignisvektoren χ(ί), i=1(1)n die Menge derjenigen Komponenten ermittelt, die von den entsprechenden Komponen-.ten des Nosmalvektors verschieden sind. Eine Komponente

^v/l2 _P = { ^vr

des Auswahlvektors wird gebildet als Aufreihung des Wertender entsprechenden Komponente, sowie deren Po-

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sition.r im Ereignis-' bzw. Normal vektor. Vl 2 .hat die Erscheinungsf orm einer gebrochenen Zahl in Dezimal dar stellung, die rechentechnisch gebildet wird dor Gh

v12 = v_r + r· 10^q . (1)

q ist eine ganze Zahl und durch, die geforderte Genauigkeit der Komponenten vorgegeben.

5¹Ur einen Vektor. v(i) werden alle Komponenten, die von denen des ETormalvektors verschieden sind sowie deren Position entsprechend-C^-)-auf einanderf olgend in v12 abgespeichert ♦

Zur"Rekonstruktion des Vektors v(i) dient wiederum eine Adresse

als Aufreihung der üeiladressen a.^ und a.₂· a.y, hat die Erscheinungsform einer natürlichen Zahl und gibt die Stelle in Vl 2. an, wo die zur Rekonstruktion des Vektors v(i) benötigten Informationen (Komponentenwert und Komponentenposition) beginnen, a.^-gibt die Stelle an, an der diese Informationen, enden* Die Stellenzahl von a·^ und a.₂ ist beschränkt und vorher zu vereinbaren. Sowohl a.^ als auch a.₂ müssen nach links bis zur vereinbarten Stellenzahl mit Nullen erweitert werden, a(i) stellt wiederum eine Ziffernfolge in der Erscheinungsform einer natürlichen Zahl und damit ein Codewort für den Vektor v(i) dar.

Die Einspeicherung der Vektoren v(i) erfolgt nach Vorliegen des gesamten Datenmassivs oder aber schritthaltend,

Ausführ ungsb eispiel

Die Einspeicherung von 5 Vektoren mit je 7 Komponenten soll schritthaltend erfolgen, die Komponenten haben dis-

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kreten Charakter. Die Vektoren haben teilweise identische Komponentenwerte

"ο; 5	ν(2) =	"0.5"	ν(3)=	"0.5	ν(4)=	"τ.5~
2.3		4.6		6.9		4.6
1.0		2.0		3V0		1.0
0.0		1.0		0.0		1.0
7.6	7*6	3.8	11.4
1.0	1.0	0.0	2.0
.4.0	.3.0	.4.0.	. 3 VO

6.9 1.0 0.0 7.6 0.0 4.0

1. Einspeicherung des 1. Vektors v(1) in M

OV 5, 2.3, 1.0,

M = 0.0, 7.6, 1.0, 4.0,

zugehörige Adresse: a(1) = 1111111

Adreßvektor

a¹ =[1111111, ...

2. Einspeicherung von v(2) in M nach Vergleich mit den in M stehenden Elementen

0.5,

2.3, 4.6,

1.0, 2VO,

M = OVO, 1.0, 7.6,

1.0, .

4.0, 3.0,

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a(2) = 1222112 .

ϊ = [1111111, 1222112, Ί J

3. Sinspeicherung der Komponenten von v(3)

0ΪΪ5, -. .·

2V3, 4,6, 6·.9,

1.0, 2.0, 3".O,

M = 0.0. 1·0,

7.6, 3Ϊ8,

1.0, 0*0,.

4.0, yio,

a(3) = 1331221

, 1222112, 1331221,

4. Einspeicherung der Komponenten von v(4)

0.5, 1.5,

2.3, 4.6, 6.9,

1.0, 2.0, 3.0,

M = 0.0, 1.0, ....

7.5, 3;·8, 11.4,

1.0, 0.0, 2τΟ,

4.0, 3^;;ο,

a(4) = 2212332

= Pimm, 1222112, 1331221, 2212332,

5. Binsp e ic her ting der Komponenten von v(5)

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0.5, -ν;5,

2,3₃ 4V6_; 6>9,.

1.0, 2.0, 3.0,

0.0, 1·0,

7.6, 3.8, 11.4,

1.0, 0.0, 2.0,

a(5) = 2311121 a^T =|j111111,1222112,1331221,2212332,2311121,..,

Die Einapeicherung von 5 Vektoren mit je 7 Komponenten soll schritthaltend erfolgen, die Komponenten haben analogen Charakter, es existiert ein Normalvektor. Die Komponenten der Vektoren stimmen teilweise mit denen des liormalvektors überein.

Normalvektor·:

VO =

0.500

3.733 1.812 2.696 0.000

7.385

L8.443

"σί645	v(2)=	*0.500	ZC3)=	0V500	v(4)=	0.603
3Ϊ733		4.236		3.733		3.733
1.812		1.812		1.812		3.970
2Ϊ696		2*696		4^700		2.696
0.209	0.550	0.398	0.000
7.118	7.385	7.385	4.336
_8;;443	_8.443	12.416	8.443

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1. Äbspeicherung des Normalvektors. vO

2. Einspeicherung der Komponentenwerte und Komponentenpositionen von v(1) in v12 nach Vergleich mit vO

V12¹ = [oi6451, 0.2095, 7·1186,.'.ΐ ]

a(1) = 001003

a^ = [OOIOO3,. .i I

3· -Sinspeiciierung der Komponenten von v(2)

v12^T = £o.6451, 0.2095, 7.1186, 4.2362, 0.5505,.♦♦ ]

a(2) = 004005

a^T = [OOIOO3, 004005,..- J

4^J; Einspeicherung der Komponenten von v(3)

V12¹ =]jDV6451, 0.2095, 7.1186, 4.2362, 0.5505,

4.7004, 0.3985, 12.4167,.:.. 2

a(3) s 006008 a^f = [OOIOO3, 004005, 006008,.». J

5. Einspeicherung der Komponenten von v(4)

V12² = [o^6451_r 0.2095, 7.1186, 4.2362, 0.5505, 4.7004, 0,3985, 12.4167, O.6O3I, 3.9703, 4.336,... J

a(4) = 009011

a² = [001003, 004005, 006008, OO9OII,... J

Claims (5)

1. 23338 1 7

   Srf indungs anspi? uch

   1· Verfahren zur Komprimierung und Dekomprimierung von in Form von Ereignisvektoren mit dezimalen Komponenten vorliegenden Daten mit Redundanzen innerhalb der Menge der Ereignisvektoren, die darin bestehen, daß bei diskreten Komponenten die Komponentenwerte unterschiedlicher Ereignisvektoren untereinander völlig oder teilweise identisch, bei analogen Komponenten die Komponentenwerte unterschiedlicher Ereignisvektoren völlig oder teilweise identisch mit. denen eines Uormalvektors sind, dadurch.gekennzeichnet,.daß die ^inspeicherung auf einer. Auswahlmatrix bzw. einem Auswahlvektor und einem Adreßvektor erfolgt, in der Auswahlmatrix bzw· dem Auswahlvektor nur die relevanten Komponenten der Ereignisvektoren eingespeichert werden, der Adreßvektor einen Codewortspeicher darstellt, und jedem Ereignisvektor ein Codewort in der Erscheinungsform einer natürlichen Zahl zugeordnet wird, wobei das Codewort die Positionen der Komponenten der Auswahlmatrix, bzw. des Auswahlvektors kennzeichnet, die zur Zusammensetzung des ursprünglichen Ereignisvektors benötigt werden.
2. 2. Verfahren nach. Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im diskreten lall, nach dem Vergleich der Komponen- - ten des Ereignisvektors mit allen anderen Komponenten der in die Auswahlmatrix eingespeicherten Vektoren der entsprechenden Zeile eine Komponente dann relevant ist, wenn sie das erste Malln der Zeile auftritt, daß im analogen Pail, nach dem Vergleich der Komponenten des Ereignisvektors mit denen eines Normalvektors der entsprechenden Zeile eine Komponente

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   dann relevant ist, wenn-sie ungleich.-der entsprechenden Komponente des Normaivektors ist.
3. 3. "Verfahren nach Punkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei analogen Komponenten in den. Auswahlvektor sowohl die Werte der ungleichen Komponenten, als auch die Positionen der Komponenten innerhalb des Ereignisvektors als Ziffernkombinationen abgespeichert werden.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Ereignisvektor beschreibende Codewort eine Ziffernkombination darstellt, die gebildet wird, indem bei diskreten Komponenten jede Stelle des Codewortes zu einer Zeile, der Auswahlmatrix gehört, die die Spalte kennzeichnet, bei analogen Komponenten Anfang, und Ende der im Auswahlvektor gespeicherten Information;gekennzeichnet werden,
5. 5. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Dekomprimierung bei diskreten Komponenten, die durch das Codewort festgelegten Komponenten der

   Auswahlmatrix, bei analogen Komponenten die durch das Oodewort festgelegten Komponenten des Äuswahlvektors sowie die des Normalvektors zum Zusammensetzen der ursprünglichen Sreignisvektoren herangezogen werden.