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Die Erfindung betrifft ein Messgerät und ein Messverfahren, insbesondere zur Speicherung von Messwerten.
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Herkömmlich werden von Messgeräten Messwerte erfasst und auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt. Die Anzeigeeinrichtung ist dabei üblicherweise durch eine Vielzahl von Pixeln gebildet. Häufig werden dabei mehrere Messkurven auf der Anzeigeeinrichtung überlappend dargestellt. Einzelne Pixel sind dabei Teil mehrerer Messkurven. Um sämtliche Messkurven ohne Informationsverlust darstellen zu können, ist es somit notwendig, für jeden einzelnen Pixel eine entsprechende Speichertiefe vorzuhalten. Insbesondere bei hohen Auflösungen der Anzeigeeinrichtung und einer hohen Anzahl darstellbarer Messkurven ergibt sich damit ein sehr hoher Speicherbedarf.
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Die
DE 10 2008 053 204 A1 offenbart ein Verfahren zur Histogramm-Erzeugung mit gemischtem Fächerspeicher. Unter Ausnutzung von Vorwissen betreffend die Auftretens-Wahrscheinlichkeit werden dort unterschiedliche Speichertiefen für feste Adressen vorgehalten. Das dort gezeigte Verfahren ist nachteilhaft, da es lediglich unter Ausnutzung von Vorwissen die Auftretens-Wahrscheinlichkeit betreffend funktioniert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Messverfahren und ein Messgerät zu schaffen, welche ohne Vorwissen, die Messwerte betreffend, eine effiziente Speicherung der Messwerte ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Messgerät durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und für das Verfahren durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Messgerät zum Speichern von Messwerten und zugehörigen Adressen verfügt über einen ersten Speicherbereich und einem zweiten Speicherbereich. Der erste Speicherbereich besteht aus einer ersten Anzahl von Speicherzellen einer ersten Zellengröße. Der zweite Speicherbereich besteht aus einer zweiten Anzahl von Speicherzellen einer zweiten Zellengröße. Das Messgerät verfügt weiter über einen dritten Speicherbereich aus auch der zweiten Anzahl von Speicherzellen. Jeder Speicherzelle des zweiten Speicherbereichs ist eine Speicherzelle des dritten Speicherbereichs fest zugeordnet.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Speichern von Messwerten und zugehörigen Adressen besteht ein erster Speicherbereich aus einer ersten Anzahl von Speicherzellen einer ersten Zellengröße und einem zweiten Speicherbereich aus einer zweiten Anzahl von Speicherzellen einer zweiten Zellengröße. Ein dritter Speicherbereich besteht aus einer zweiten Anzahl von Speicherzellen. Messwerte, welche die erste Zellengröße nicht überschreiten, werden ausschließlich in Speicherzellen des ersten Speicherbereichs gespeichert. Messwerte, welche die erste Zellengröße überschreiten, werden gemeinsam in Speicherzellen des ersten Speicherbereichs und Speicherzellen des dritten Speicherbereichs gespeichert.
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Eine sehr effiziente Speicherung von Messwerten wird so erreicht. Der ungenutzte Speicherplatz ist nur sehr gering.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen ersten beispielhaften Speicherbereich;
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2 einen zweiten beispielhaften Speicherbereich;
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3 einen dritten beispielhaften Speicherbereich;
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4 einen vierten beispielhaften Speicherbereich;
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5 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgeräts;
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6 ein Speicherschema eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messgeräts;
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7 ein Speicherschema eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messgeräts;
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8 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messverfahrens, und
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9 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messverfahrens.
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Zunächst wird anhand der 1–4 die der gegenwärtigen Erfindung zugrundeliegende Problematik erläutert. Anschließend wird anhand 5–7 der Aufbau und die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Messgeräts erläutert. Abschließend wird anhand von 8 und 9 die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Messverfahrens gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.
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In 1 ist ein erster Speicherbereich 10 eines Messgeräts dargestellt. Der Speicherbereich 10 verfügt über zahlreiche Speicherzellen 12, welche jeweils eine Zellengröße 11 aufweisen. Jedes dargestellte Quadrat entspricht dabei einem Bit. Jede der Speicherzellen 12 entspricht dabei einer Adresse. Die Adresse entspricht dabei z.B. einem Pixel einer Bildschirm-Spalte.
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In 2 ist eine erste beispielhafte Belegung des Speicherbereichs 10 aus 1 dargestellt. In dem hier dargestellten Fall treten sämtliche Messwerte an einer einzelnen Adresse, d.h. in einer einzelnen Speicherzelle 13 auf. Der übrige Speicher des Speicherbereichs 10 bleibt ungenutzt. Gleichzeitig können in der Speicherzelle 13 lediglich zehn Bit gespeichert werden.
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3 zeigt eine zweite beispielhafte Speicherbelegung des Speicherbereichs 10 aus 1. Hier sind die zu speichernden Messwerte gleichmäßig über sämtliche Speicherzellen 12 des Speicherbereichs 10 verteilt. Es sind somit lediglich die ersten beiden Bits 14 sämtlicher Speicherzellen 12 belegt. Die Anzahl der gespeicherten Messwerte entspricht hier der Anzahl der gespeicherten Messwerte bei 2. Auch hier ist der übrige Speicher des Speicherbereichs 10 ungenutzt. Dieses beispielhafte Verfahren ist somit zwar sehr flexibel, aber gleichzeitig sehr speicherintensiv. Insbesondere ist es notwendig, für die Gesamtheit der Adressen eine maximal mögliche Speichertiefe vorzuhalten.
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In 4 ist eine alternative beispielhafte Speicherauslegung gezeigt. Die zu speichernden Messwerte werden hier in zwei getrennten Speicherbereichen 20 und 21 gespeichert. In einem ersten Speicherbereich 20 wird die Adresse, z. B. der Pixel, an welchem der Messwert aufgetreten ist, gespeichert. In einem zweiten Speicherbereich 21 werden die zugehörigen Messwerte abgelegt. Jede Speicherzelle aus dem Speicherbereich 20 ist dabei einer Speicherzelle aus dem Speicherbereich 21 fest zugeordnet. D.h. sobald ein Messwert einer bestimmten Adresse zum ersten Mal auftritt, wird diese Adresse in einer Speicherzelle des ersten Speicherbereichs 20 gespeichert. Der Messwert wird in der zugehörigen Speicherzelle des Speicherbereichs 21 abgelegt.
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Vorteilhafterweise wird für jedes Auftreten eines Messwerts an einer Adresse lediglich ein Messwert von eins gespeichert. Sobald an einer Adresse, welche bereits in dem ersten Speicherbereich 20 gespeichert ist, ein zweiter Messwert auftritt, so wird in die zugehörige Speicherzelle des zweiten Speicherbereichs 21 dieser Messwert kumulativ geschrieben. D.h. wenn dort bereits ein Messwert gespeichert ist, wird der neue Messwert auf den ursprünglichen Messwert addiert. Vorteilhafter Weise wird somit bei Auftreten des zweiten Messwerts an der gegebenen Adresse in der zugehörigen Speicherzelle des Speicherbereichs 21 um eins hochgezählt.
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Dieses Speicherverfahren ist sehr effizient, wenn die Messwerte sich auf wenige Adressen konzentrieren. Es ist dann lediglich notwendig, die Adressen in dem ersten Speicherbereich 20 und die Messwerte in dem zweiten Speicherbereich 21 abzulegen. Es ergibt sich ein sehr kleiner ungenutzter Speicherbereich in dem Speicherbereich 21. Verteilen sich die Messwerte jedoch über eine Vielzahl von Adressen, wird ein sehr großer erster Speicherbereich 20 benötigt, um diese Vielzahl von Adressen zu speichern. Gleichzeitig ist der zweite Speicherbereich 21 jedoch nur zu einem geringen Teil genutzt.
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5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgeräts. Ein Analog-Digital-Wandler 50 ist mit einer Trigger-Einrichtung 51 verbunden. Die Trigger-Einrichtung 51 ist wiederum mit einer Speichereinrichtung 52 verbunden. Die Speichereinrichtung 52 ist mit einer Steuereinrichtung 53, einem ersten Pixel-Speicher 54 und einem zweiten Pixel-Speicher 55 verbunden. Die Steuereinrichtung 53 ist weiterhin ebenfalls mit dem ersten Pixel-Speicher 54 und dem zweiten Pixel-Speicher 55 verbunden. Die Pixel-Speicher 54 und 55 sind darüber hinaus mit einer Grafik-Verarbeitungseinrichtung 56 verbunden. Diese wiederum ist mit einer Anzeigeeinrichtung 57 verbunden.
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Ein analoger Messwert wird dem Analog-Digtal-Wandler 50 zugeführt und von diesem in einen digitalen Messwert gewandelt. Eine Serie solcher Messwerte wird der Trigger-Einrichtung 51 zugeführt. Diese führt eine Triggerung durch. Die getriggerten Messwerte werden der Speichereinrichtung 52 zugeführt. Diese speichert die Messwerte vorläufig ab. Die Steuereinrichtung 53 bestimmt, in welchem der Pixelspeicher 54, 55 die von der Speichereinrichtung 52 zwischengespeicherten Messwerte gespeichert werden. Auf die genaue Funktion der Steuereinrichtung 53 und der Pixelspeicher 54, 55 wird anhand von 6 und 7 näher eingegangen. Die Grafikverarbeitungs-Einrichtung 56 liest die Pixelspeicher 54, 55 aus und erzeugt daraus ein Ansteuersignal für die Anzeigeeinrichtung 57.
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In 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgeräts gezeigt. Hier dargestellt sind mehrere Speicherbereiche 30, 33, 36, welche in den Pixel-Speichern 54, 55 aus 5 angeordnet sind. Ein erster Speicherbereich 30 entspricht dem Pixel-Speicher 54. Ein zweiter Speicherbereich 33 und ein dritter Speicherbereich 36 entsprechen dem Pixel-Speicher 55. Der erste Speicherbereich 30 verfügt über eine erste Anzahl von Speicherzellen 32, welche jeweils eine erste Zellengröße 31 aufweisen. Der zweite Speicherbereich 33 verfügt über eine zweite Anzahl von Speicherzellen 35, welche jeweils eine zweite Zellengröße 34 aufweisen. Der dritte Speicherbereich 36 verfügt über eine dritte Anzahl Speicherzellen 38, welche jeweils eine dritte Zellengröße 37 aufweisen.
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Die erste Anzahl von Speicherzellen 32 entspricht dabei der Anzahl möglicher Adressen, z. B. der Anzahl der Pixel der Anzeigeeinrichtung 57 aus 5. Jede der Speicherzellen 32 verfügt dabei über eine Zellengröße 31 von hier lediglich fünf Bit. Eintreffende Messwerte werden zunächst in dem ersten Speicherbereich 30 gespeichert. Jede der Speicherzellen 32 ist dabei fest einer Adresse zugeordnet. In sämtlichen Ausführungsbeispielen wird vorteilhafter Weise für jeden Messwert lediglich ein Bit gespeichert. Dies entspricht dem Auftreten eines Messwerts an der jeweiligen Adresse. Beim wiederholten Auftreten von Messwerten an den Adressen wird somit in vorteilhafter Weise der gespeicherte Messwert jeweils um eins erhöht. In der hier vorgehaltenen Zellengröße 31 sind somit lediglich 32 Messwerte speicherbar.
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Solange diese Anzahl nicht erreicht ist, wird weiterhin lediglich in dem ersten Speicherbereich 30 gespeichert. Sobald jedoch ein 33ter Messwert an einer bestimmten Adresse auftritt, speichert die Steuereinrichtung 53 aus 5 diese Adresse in dem zweiten Speicherbereich 33 in einer noch nicht genutzten Speicherzelle. Der zusätzliche Messwert wird in dem dritten Speicherbereich 36 in der Speicherzelle, welcher der Adresse entspricht, gespeichert. Für diese Adresse ist somit die maximale Speichertiefe um die Zellengröße 37 des dritten Speicherbereichs 36 erweitert. Diese beträgt hier fünf Bit. D.h. für diese Adresse können bis zu 10 Bit Messwerte gespeichert werden.
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Der zweite Speicherbereich 33 und der dritte Speicherbereich 36 weisen dabei eine deutlich geringere Anzahl von Speicherzellen 35 bzw. 38 auf als der erste Speicherbereich 30. Die Speicherzellen 35 und 38 werden dabei dynamisch zugewiesen. D.h. sie sind nicht festen Adressen zugeordnet. Erst wenn an einer festen Adresse der erste Speicherbereich 30 nicht ausreicht, wird dieser Adresse zusätzlicher Speicher in dem zweiten Speicherbereich 33 und dritten Speicherbereich 36 zugewiesen. Es wird so erreicht, dass der Anteil ungenutzten Speichers deutlich reduziert wird. Die Pixelspeicher 54 und 55 aus 5 können somit in Summe wesentlich kleiner sein als ein herkömmlicher Speicher, wie er in 1–3 gezeigt ist.
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7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgeräts. Diese Darstellung entspricht der Darstellung aus 6. D.h. ein erster Speicherbereich 40 entspricht dem ersten Pixelspeicher 54 aus 5, während ein zweiter Speicherbereich 43 und ein dritter Speicherbereich 46 dem zweiten Pixelspeicher 55 aus 5 entsprechen. Der erste Speicherbereich 40 verfügt über eine Anzahl von Speicherzellen 42, welche der Anzahl möglicher Adressen, also z. B. der Anzahl der Pixel der Anzeigeeinrichtung 57 aus 5 entspricht. Diese Speicherzellen 42 verfügen jeweils über eine Zellengröße 41 von hier beispielsweise fünf Bit. Der zweite Speicherbereich 43 und der dritte Speicherbereich 46 verfügen über eine Anzahl von Speicherzellen 45.
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Jeder Speicherzelle 45 des zweiten Speicherbereichs 43 ist eine Speicherzelle 48a, 48b, 48c, 48d, 48e des dritten Speicherbereichs 46 fest zugeordnet. Die Speicherzellen 45 des zweiten Speicherbereichs 43 verfügen über identische Zellengrößen 44. Diese Zellengröße 44 entspricht dem notwendigen Speicher zum Abspeichern einer Adresse. Die Speicherzellen 48a, 48b, 48c, 48d und 48e des dritten Speicherbereichs weisen dabei unterschiedliche Zellengrößen 47 auf. So verfügt hier die Speicherzelle 48a über eine Zellengröße von fünf Bit. Die Speicherzellen 48b verfügen über eine Zellengröße von vier Bit. Die Speicherzellen 48c verfügen über eine Zellengröße von drei Bit. Die Speicherzellen 48d verfügen über eine Zellengröße von zwei Bit. Die Speicherzellen 48e verfügen über eine Zellengröße von ein Bit.
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Die grundlegende Funktionsweise entspricht der anhand von 6 dargestellten Funktionsweise. Sobald die Zellengröße 41 bei einer Adresse des ersten Speicherbereichs 40 nicht ausreicht, um einen weiteren Messwert zu speichern, weist die Steuereinrichtung 53 aus 5 jeweils eine Speicherzelle aus dem zweiten Speicherbereich 43 und aus dem dritten Speicherbereich 46 zu. Die Adresse wird in der Speicherzelle 45 des zweiten Speicherbereichs 43 gespeichert. Die zugeordnete Speicherzelle 48a, 48b, 48c, 48d, 48e des dritten Speicherbereichs 46 wird zusammen mit der Speicherzelle aus dem ersten Speicherbereich 40 zum Speichern der Messwerte genutzt.
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Dabei weist die Steuereinrichtung 53 eine kleinstmögliche nicht belegte Speicherzelle 48a, 48b, 48c, 48d, 48e aus dem dritten Speicherbereich 46 und die zugehörige Speicherzelle aus dem zweiten Speicherbereich 43 zu. D.h. wird hier ein 33ter Messwert gespeichert, wird eine der Speicherzellen 48e und die zugehörige Speicherzelle 45 aus dem zweiten Speicherbereich 43 zugewiesen, sofern eine der Speicherzellen 48e noch keiner Adresse zugewiesen ist. Sind bereits alle Speicherzellen 48e belegt, wird eine der Speicherzellen 48d und die zugehörige Speicherzelle des zweiten Speicherbereichs 43 zugewiesen.
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Liegt der Fall vor, dass die Zellengröße 41 nicht ausreichend war, um sämtliche Messwerte zu speichern, und somit bereits eine Speicherzelle 48e und die zugehörige Speicherzelle aus dem zweiten Speicherbereich 43 genutzt wird, weist die Steuereinrichtung 53 neue Speicherzellen in dem zweiten Speicherbereich 43 und dritten Speicherbereich 46 zu. So speichert sie den Messwert in einer der Speicherzellen 48d während sie die Adresse in der zugehörigen Speicherzelle des Speicherbereichs 43 ablegt. Anschließend werden die ursprünglichen Speicherzellen gelöscht. Durch dieses Vorgehen wird der ungenutzte Speicher noch weiter reduziert. Erst wenn notwendig, werden breitere Speicherzellen des dritten Speicherbereichs 46 genutzt.
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In 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messverfahrens gezeigt. Es wird hier lediglich auf den Speichervorgang eingegangen. Im Übrigen entspricht das Messverfahren üblichen Messverfahren. In einem ersten Schritt 60 tritt ein Messwert an einer Adresse N auf. In einem zweiten Schritt 61 wird der zu der Adresse gehörige statische Speicher N um eins erhöht. In einem dritten Schritt 62 wird überprüft, ob ein Überlauf des statischen Speichers N vorliegt. Liegt kein Überlauf des statischen Speichers N vor, wird mit dem Speichern weiterer Messwerte fortgefahren. Liegt erneut ein Messwert an der Adresse N vor, wird mit dem ersten Schritt 60 fortgefahren. Liegt jedoch ein Überlauf des statischen Speichers N vor, wird in einem vierten Schritt 63 überprüft, ob die Adresse N bereits im dynamischen Speicher gespeichert ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem fünften Schritt 64 die Adresse N in dem dynamischen Speicher erzeugt.
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Anschließend wird in einem sechsten Schritt 65 der in dem dynamischen Speicher gespeicherte Wert erhöht. Wird jedoch im vierten Schritt 63 festgestellt, dass die Adresse N bereits im dynamischen Speicher gespeichert ist, so wird direkt mit dem sechsten Schritt 65 fortgefahren. Anschließend wird mit dem Speichern weiterer Messwerte fortgefahren. Tritt erneut ein Messwert an der Adresse N auf, so wird mit dem ersten Schritt 60 fortgefahren. Das anhand von 8 beschriebene Verfahren entspricht der anhand von 6 beschriebenen Vorrichtung.
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9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messverfahrens. Auch hier wird lediglich auf den Speichervorgang eingegangen. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel aus 8. Die hier gezeigten Schritte 70–75 entsprechen weitgehend den Schritten 60–65 aus 8. Lediglich der fünfte Schritt 74 unterscheidet sich insofern, dass statt einem beliebigen dynamischen Speicher ein kleinstmöglicher freier dynamischer Speicher zugewiesen wird. D.h. unter den verfügbaren Speicherzellen des dynamischen Speichers wird die zur Speicherung des gegenwärtigen Messwerts notwendige kleinstmögliche freie Speicherzelle ausgewählt. Nach Durchführung des sechsten Schritts 75 wird nun in einem siebten Schritt 76 überprüft, ob ein Überlauf des gegenwärtig zugewiesenen dynamischen Speichers N vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird mit dem Speichern weiterer Messwerte fortgefahren.
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Liegt erneut ein Messwert an der Adresse N vor, wird mit dem ersten Schritt 70 fortgefahren. Liegt jedoch ein Überlauf des gegenwärtig zugewiesenen dynamischen Speichers N vor, wird in einem achten Schritt 77 der dynamische Speicher N einer größeren Speicherzelle zugeordnet. D.h. der in der ursprünglichen Speicherzelle gespeicherte Wert wird in eine größere Speicherzelle kopiert. Die Adresse wird ebenfalls der größeren Speicherzelle zugewiesen. Anschließend wird die ursprüngliche Speicherzelle gelöscht. Fortgefahren wird mit dem sechsten Schritt 75. Das hier gezeigte Verfahren entspricht der Vorrichtung aus 7.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können unterschiedliche Zellengrößen als angegeben eingesetzt werden. Auch eine abweichende Anzahl von Speicherzellen ist denkbar. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008053204 A1 [0003]
