JP2534465B2 - デ―タ圧縮装置および方法 - Google Patents

デ―タ圧縮装置および方法

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    • H03M7/3084—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction using adaptive string matching, e.g. the Lempel-Ziv method
    • H03M7/3086—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction using adaptive string matching, e.g. the Lempel-Ziv method employing a sliding window, e.g. LZ77
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00—Image coding
    • G06T9/005—Statistical coding, e.g. Huffman, run length coding

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、データを圧縮し、伸張
するための方法と装置に関するもので、特に逐次データ
の圧縮と伸張に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多くのタイプのデータ圧縮システムが存
在する。一般に使われる一つの技法は、IEEE Transact
ions on Information Theory, Sept., 1977, pp.530-53
6に掲載のLempel,Ziv両氏による"Compression of Indiv
idual Sequences via variable Rate Coding" に記載さ
れているLempel-Zivアルゴリズムである。
【０００３】図１から図３は、Lempel-Zivアルゴリズム
の典型的な実施例を示す図である。図１において、長さ
Ｎ＋１バイトのシフト・レジスタ１０が、前に処理され
たデータを一時的に記憶するために使われる。処理され
るべき新しいデータが前に処理されたデータ・バイトの
ストリング（図では「ＡＢＣ」）を含む場合、シフト・
レジスタ中の以前に処理されたデータ・ストリングの長
さと相対アドレスを含むトークンが生成される。このト
ークンは、一般的には、データ・ストリングそれ自身よ
り少ない情報ビットを使用して表すことができ、従っ
て、データ・ストリングは、効率的に圧縮される。処理
されるべきデータがシフト・レジスタの中に存在してい
る前のデータ・ストリングの一部を形成していない場
合、生成されるトークンは、このデータを明示的に含
む。一般的に、そのようなトークンはデータ自体より僅
かに多い情報ビット数を使用して表現されるにすぎない
ので、拡張は効率的である。総体的には、圧縮データ・
ストリングから得られる利益は、非圧縮データ・ストリ
ングによる損失を凌駕するので、通常圧縮は行われる。
しかしながら、データ・ストリームに反復するデータ・
ストリングがない場合、該データ・ストリームを上記技
法によって圧縮することができない。
【０００４】図２は、前に処理されたデータを参照する
トークンの生成を図示する。ここで与えられた例では、
値Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは以前に処理され、現在アドレス
３７、３６、３５と３４においてシフト・レジスタに記
憶されている。処理されるべき新しい値は、Ａ、Ｂ、Ｃ
およびＥである。新しいデータは、３の長さを持つスト
リングＡＢＣを含み、相対アドレス３７において以前に
記憶されたストリングＡＢＣと合致する。なぜならば、
一旦ストリングを記述する１つのトークンが生成される
と、値Ａ、ＢおよびＣは、シフト・レジスタにロードさ
れ、値Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、シフト・レジスタにおい
て、新しいアドレスにシフトダウンされるので、アドレ
スは相対的である。シフト・レジスタにおけるデータの
アドレスは、引き続き処理されるデータ値の数に関係す
る。
【０００５】図３は、以前に記憶されたデータを参照す
る２番目のトークンの生成を図示する。この与えられた
例で、値Ａ、Ｂ、ＣおよびＺが、処理されるべきもので
ある。新しいデータは、３の長さを持つストリングＡＢ
Ｃを含み、相対アドレス３と４１において以前に記憶さ
れたストリングＡＢＣと合致する。この例で生成される
トークンは、通常、３という低い方の相対アドレスであ
る。トークンは、以前に処理されたストリングのカウン
ト（長さ）と相対アドレスを含み、（カウント、相対ア
ドレス）という形式で表現される。図２と図３で示され
るように、値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｚの圧縮の
結果として、生成された処理出力は、（３、３７）、
Ｅ、（３、３）、Ｚを含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】Lempel-Ziv圧縮技術の
実施上の主要な問題の一つは、合致する以前のストリン
グに対するサーチ操作を効果的な処理速度で遂行するこ
との困難性にある。以下に記載する多くの技術は、より
効果的なトークン符号化技術を用いてサーチ速度または
圧縮量を改善することによって当該技術の処理速度を向
上することを試みたLempel-Ziv技法の修正である。
【０００７】米国特許第4,558,302号は、いわゆるLempe
l-Ziv-Welchデータ圧縮技術と呼ばれるものを教示す
る。この特許は、共通して使われるデータ・ストリング
を記憶する辞書を活用し、ハッシング技法を使用してこ
の辞書をサーチすることを開示している。
【０００８】米国特許第4,876,541号は、合致アルゴリ
ズムを用いて上記Lempel-Ziv-Welchデータ圧縮技法に対
する改善を目指したものである。
【０００９】１９９１年１２月１３日出願の米国特許出
願番号第07/807,007号"METHOD ANDAPPARATUS FOR COMPR
ESSING DATAT"は、履歴バッファ・データをシフト・レ
ジスタの代わりに固定位置に記憶するというLempel-Ziv
圧縮技法に対する修正を教示している。この発明におい
て、以前の圧縮データを参照するために使われるトーク
ンは、シフト・レジスタとともに移動するデータではな
く固定位置のデータを参照する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、受信データ・
エレメントをメモリ内のロケーションへのアドレスとし
て使用する装置と、アドレス指定されたメモリ・ロケー
ションが第１の合致データ・エレメントの第１のレコー
ドを含むか否かを判断するための装置と、上記第１の合
致データ・エレメントへのポインタを生成するための装
置とからなるデータ圧縮のための装置から構成される。
更に、本発明は、受信データ・エレメントをメモリ内の
ロケーションへのアドレスとして使用するステップと、
アドレス指定されたメモリ・ロケーションが第１の合致
データ・エレメントの第１のレコードを含むか否かを判
断するステップと、上記第１の合致データ・エレメント
へのポインタを生成するステップとからなるデータ圧縮
の方法を含む。
【００１１】
【実施例】Lempel-Zivデータ圧縮技法の実施上の主な困
難さは、相対アドレス指定方式を使用する点にある。そ
のような方式は、１ワードを各データ・エレメントとし
て、以前に処理されたデータ・ワードを保持するシフト
・レジスタの使用を必要とする。すべての以前に処理さ
れたデータ・ワードが隣接ポジションにシフトされる一
方、到来するデータ・ワードの各々は、シフト・レジス
タの最初のポジションにシフトされる。それに加えて、
シフト・レジスタの各エレメントに対するランダム・ア
クセス機能が必要である。これを実施するためには、単
純なＲＡＭに比較してより多くの回路、チップ領域およ
び処理能力を必要とする。
【００１２】Lempel-Zivデータ圧縮技法実施上の別の主
な困難さは、履歴データを参照するトークンを作成する
ために必要な後刻サーチされる履歴データの記憶や移動
の問題である。本発明は、履歴バッファを用いるが、サ
ーチされるべき実際の履歴データを記憶せず、むしろ、
その履歴バッファたるシフト・レジスタへのアドレスと
して入力データ（履歴データ）を使用する。各シフト・
レジスタは、そのビット位置が、シフト・レジスタのア
ドレスと合致する履歴データと以前に遭遇した時間を示
すビットを記憶する。これにより、浪費的なストリング
突き合わせプロセスを遂行している間の各ワード操作に
必要なサーチに関わる無駄を大幅に減少させる。これ
は、圧縮比を向上し、また、非常に速いスループットを
可能にする。
【００１３】図４と図５は、本発明の好ましい実施例を
利用した種々のシステム構成を示す図である。図４に示
されるように、コンピュータ１００は、システム・メモ
リ１１０と情報交換を行う中央処理装置（ＣＰＵ）１０
５を含む。ＣＰＵは、並列あるいはパイプライン方式ま
たはその組み合わせで相互に接続された複数プロセッサ
である場合もある。ＣＰＵは、また、バス１１２を通し
て、入出力チャネルまたはアダプタ１１５と１２０と通
信する。入出力チャネルを通して、ＣＰＵは、他のコン
ピュータ・システム１２５、テープ装置１３０、ディス
ク装置１３５、または、光ディスクや取り外し可能なフ
ロッピー・ディスクのような入出力装置１３８と通信す
ることもある。システム・メモリ１１０、テープ装置１
３０、ディスク装置１３５、取り外し可能記憶媒体等々
はすべて処理データを記憶するメモリと見なされる。
【００１４】本発明の好ましい実施例において、データ
圧縮装置または圧縮エンジンは、ディスク装置１３５上
に永久的に記憶され、必要に応じてシステム・メモリ１
１０にロードされ、ＣＰＵ１０５によって実行されるソ
フトウェアである。本発明の代替実施例では、コンピュ
ータ１００は、圧縮エンジン１４１と伸張エンジン１４
２を具備するバス１１２上のハードウェアまたはソフト
ウェア圧縮装置１４０を含む。この圧縮エンジンは、入
出力チャネルを経由して転送されるデータの圧縮を行う
ため、ＣＰＵ上で稼動しているオペレーティング・シス
テムのファイル・ハンドラによって起動され得る。圧縮
エンジンは、要求されたデータ圧縮を実行している間シ
ステム・メモリ１１０または任意追加メモリ１４５を利
用する。任意追加メモリ１４５が使われる場合、圧縮デ
ータは任意追加バス１４７上の入出力チャネルとの間で
直接転送が行われる。
【００１５】図５は、ＣＰＵ１５５とシステム・メモリ
１６０を含むコンピュータ１５０を図示する。ＣＰＵ
は、バス１６２を通して、入出力チャネルまたはアダプ
タ１６５と１７０と通信する。入出力チャネルを通し
て、ＣＰＵは、他のコンピュータ・システム１７５、テ
ープ装置１８０、ディスク装置１８５、または、その他
の入出力装置１８８と通信することもある。入出力チャ
ネルを通過するデータのすべてまたは一部の圧縮・伸張
を行う圧縮エンジン１９１および１９５と伸張エンジン
１９２および１９６からなる圧縮装置１９０と１９４
が、入出力チャネルへ接続している。該エンジンは、デ
ータの圧縮時に、バッファとして利用し、また、空き領
域管理タスクを扱うために、任意追加メモリ１９８を場
合によっては使用する。
【００１６】本発明の好ましい実施例を利用する多くの
その他の代替システム構成が存在する。それらは、通常
の知識を持つ当業者にとって明らかなものである。例え
ば、サーバのようなコンピュータ・システムが、それに
送出されるすべてのデータを圧縮するデータ圧縮エンジ
ンを備え持ち、一方、残りのコンピュータ・システムそ
れぞれが、サーバーから受信するデータをすべて伸張す
る伸張エンジンを備え持つこともできる。
【００１７】図６は、本発明の好ましい実施例の１つで
あるデータ圧縮エンジン３００を図示するブロック図表
である。本実施例において、データ圧縮エンジンは、以
下に記述される種々のエレメントをエミュレートするソ
フトウェアとして実施されている。代替方法として、こ
のデータ圧縮エンジンは、ハードウェアで容易に実現す
ることもできる。データ圧縮エンジンの種々のエレメン
トの動作は、エレメントの各々に接続した制御回路３０
５によって制御される。制御回路は、以下に詳細に説明
するが、状態機械として動作する論理回路である。デー
タは、入力データ・バス３１０から圧縮エンジンの入力
データ・レジスタ３２０に入力され、後に、前データ・
バッファ３２１に記憶される。
【００１８】本発明の好ましい実施例では、入力データ
は、８ビット文字である。入力カウンタ３２２が、受領
する文字の全数を累算するために使われる。次に、入力
データ・バッファに記憶された８ビット・データは、ア
ドレス履歴バッファ３３０のアドレスとして制御回路３
０５によって使われる。履歴バッファは、２５６個のシ
フト・レジスタを持ち、各シフト・レジスタは、入力デ
ータ・レジスタの入力データを使用することによってア
ドレス可能である。本例においては、各シフト・レジス
タは、いつ当該シフト・レジスタに関するアドレス指定
データが以前受領され、入力データ・レジスタに記憶さ
れたかを示す５１２個の（またはその他の数、典型的に
は、２からＮ乗までの数の）エントリまたはセルを含
む。すなわち、所定のシフト・レジスタに関するアドレ
ス指定データが以前に受領され入力データ・レジスタに
記憶された時間に対応する当該シフト・レジスタのロケ
ーションに「１」が記憶され、当該シフト・レジスタに
関するアドレス指定データ以外のデータが以前に受領さ
れ入力データ・レジスタに記憶された時間に対応する当
該シフト・レジスタのロケーションに「０」が記憶され
る。
【００１９】本発明の好ましい実施例では、最終更新テ
ーブル３３５は、２５６個のセルを持ち、各セルは、１
個のシフト・レジスタに対応し、各セルは、各シフト・
レジスタが最後に更新された時間を格納する。上記構成
により、当該シフト・レジスタをアドレスする入力デー
タが受け取られる時のみ履歴バッファ・シフト・レジス
タを更新することが許される。最終更新テーブルを使わ
ない代替実施例も可能である。しかし、その場合、履歴
バッファ中のすべてのシフト・レジスタは、各入力文字
の入力のあと、１ビット、シフトされる必要がある。
【００２０】本例では、旧レジスタ３４０と新レジスタ
３４５とが各々５１２個のセルを含み、そのセルの各々
は、各履歴バッファ・シフト・レジスタの各セルに対応
する。旧、新レジスタは、下記において図５を参照して
説明される通り、合致するデータ・ストリングを特定す
るために使われる。合致カウンタ３５０は、前の履歴デ
ータ・ストリングに合致する入力データ文字の数を累算
するために使用される。
【００２１】図７から図８は、上記図６で記述された構
成を利用した本発明の好ましい実施例の動作を示す流れ
図である。最初のステップ４００で、データ圧縮エンジ
ンは初期設定される。好ましい実施例では、最終更新テ
ーブル３３５は、シフト・レジスタの長さより大きいマ
イナス値をロードされ、入力カウンタ３２２は、マイナ
ス１（−１）に設定され、旧、新レジスタ３４０および
３５０と合致カウンタ３５０とはゼロ（０）に設定され
る。この初期設定によって、ストリングを突き合わせる
ための履歴バッファに現在記憶されているランダム・デ
ータを使用することを防ぐことができる。
【００２２】代替実施例の初期設定では、最終更新テー
ブル３３５には、マイナス１（−１）がロードされ、履
歴バッファには、ゼロがロードされる。また、別の代替
実施例では、最終更新テーブル、履歴バッファ、入力カ
ウンタ、旧と新レジスタ、および合致カウンタは、特定
のデータまたはデータの組み合わせとして最適化された
履歴データのような望ましいまたは以前に使用された履
歴データを用いて事前ロードされることもある。圧縮エ
ンジンが他の圧縮タスクで割り込まれる場合には、最終
更新テーブル、履歴バッファ、入力カウンタ、旧と新レ
ジスタ、および合致カウンタの内容は、データ圧縮が継
続される時の後の使用（例えば文脈切り換え）に備え
て、メモリに記憶されるようにしてもよい。
【００２３】ステップ４１０で、受け取られるべき入力
データがこれ以上あるか否かが判断される。なければ、
処理はステップ４１５へ進み、最後のデータ・トークン
を生成する処理を行う。この処理は、ステップ４５８と
同じで、下記のステップ４５８で詳細に説明される。入
力データがさらにあれば、ステップ４２０で、現在入力
データ・レジスタ３２０にある文字が前データ・レジス
タ３２１にロードされ、入力データの次の文字が読み取
られ、入力データ・レジスタ３２０にロードされる。ス
テップ４２５で、さらに１つの入力文字が受け取られた
ことを示すために入力カウンタ３２２は「１」増分され
る。
【００２４】ステップ４３０で、入力データ・レジスタ
の入力値をアドレスとして使用して、履歴バッファのシ
フト・レジスタと最終更新テーブルの対応するセルが選
択される。入力カウンタの値と最終更新テーブルの値と
の差が、選択されたシフト・レジスタのシフト・カウン
トとして使用され、そのカウント分左シフトされ、ゼロ
が埋められる。これは、選択されたシフト・レジスタを
現在時に更新するものである。例えば、本例で、選択さ
れたシフト・レジスタが５１２サイクル間更新されなか
ったとすれば、選択されたシフト・レジスタは、すべて
ゼロで埋められ、過去５１２サイクル間、合致がなかっ
たことを示す。
【００２５】ステップ４３５で、旧レジスタが全てゼロ
で埋められているかが判定される。これは、ストリング
の合致なしが現在進行中であることを示し、すべてゼロ
で埋められていれば、後述のステップ４６０へ進む。
【００２６】すべてゼロでなければ、ステップ４４０へ
進み、最大長データ・ストリング合致が発生したかどう
かが判定される。すなわち、本発明の好ましい実施例に
おいては、データ・ストリング合致は、出力データ・ト
ークンで符号化されることができる最大長を越えてはな
らない。もしも最大長の場合、ステップ４４５で、旧レ
ジスタの値を使用して変位として知られる合致ストリン
グの起点（すなわち旧レジスタ内のいずれか１のロケー
ション）を計算し、前合致ストリング文字を参照するト
ークンを生成し、書き込む。本発明の好ましい実施例に
おいては、前合致ストリング文字を参照するトークン
は、最初のビットが１で始まり（一方未処理ないしは生
トークンまたは非合致トークンの最初のビットは０で始
まる）、そのあとに、合致ストリングの変位と長さが続
く。次に、処理はステップ４６０へ続く。上記ステップ
４４０の判定で、ストリング長が最大でない場合は、処
理はステップ４５０に進む。
【００２７】ステップ４５０で、旧レジスタの内容は、
選択されたシフト・レジスタと論理積（ＡＮＤ）演算が
行われ、結果が新レジスタに記憶される。本発明の好ま
しい実施例では、旧レジスタとシフト・レジスタは、１
６個の３２ビット・ワード（合計５１２ビット）を持
つ。上記ステップ４３０の間に、シフト・レジスタのど
のワードが少くとも１つの１を含むかを示すインデック
スが生成される。加えて、以下のステップ４６０と４８
０の間に、同様のインデックスが、新レジスタと次いで
旧レジスタに関して生成あるいはシフト・レジスタから
コピーされる。これらのインデックスは、シフト・レジ
スタと旧レジスタの対応するワードに１がある箇所にＡ
ＮＤ演算を限定するために使うことができる。
【００２８】ステップ４５５で、新レジスタが、現在の
入力文字が前の合致データ・ストリングと連続していな
いことを示すすべてゼロであるか否か判定される。すべ
てゼロでない場合、ステップ４５６で、合致カウンタ３
５０は１増分され、処理は下記ステップ４８０へ進む。
【００２９】ステップ４５５ですべてゼロと判定された
場合、前に突き合わせられたストリングは、現在の入力
文字と連続していないと識別され、処理はステップ４５
８に続く。ステップ４５８で、トークンが計算され生成
され、そして出力手段に書き込まれる。
【００３０】もしも合致カウンタ４５０の値が１であれ
ば、これは、前データ・レジスタ３２１記憶された入力
データが、入力データ・レジスタに記憶されたデータ文
字と連続していない新たな合致ストリングを開始したこ
とを示す。そのような場合、最初のビットがゼロで始ま
り、次に前データ・レジスタに置かれた（本例では８ビ
ットの）入力文字が続く未処理トークンが生成される。
さもなければ、ステップ４４５で記述された、合致スト
リングの変位と長さを含む圧縮データのトークンが生成
される。次に処理はステップ４６０に続く。
【００３１】ステップ４６０で、選択されたシフト・レ
ジスタの内容が新レジスタにコピーされる。ステップ４
６５で、入力データ・レジスタのデータ文字が過去５１
２サイクルの間に受け取られたかどうかを調べるため、
新レジスタの内容がすべてゼロであるか否かが判定され
る。すべてゼロでない場合、ステップ４７０で、合致ス
トリングが新たに始まったことを示すため合致カウンタ
が１に設定され、処理は下記ステップ４８０に続く。
【００３２】すべてゼロの場合、処理はステップ４７５
に続く。ステップ４７５で、入力データ・レジスタのデ
ータは、未処理データ・トークンとして符号化される。
ステップ４８０で、選択されたシフト・レジスタの一番
右のビットが、１にセットされ、入力データ・レジスタ
における入力データの受領を示す。更に、新レジスタの
内容が旧レジスタへ移される。本発明の好ましい実施例
では、これは、各入力文字のため新レジスタが旧レジス
タとなりまたその逆となるように、旧と新のレジスタと
して使われる２つのレジスタを交互にポイントする旧レ
ジスタ・ポインタを使用することによって簡単に実施で
きる。従って、新レジスタの実際のデータは、旧レジス
タへ移動される必要はない。その代わりに、旧レジスタ
へのポインタが、前の新レジスタにポイントされる。次
に処理はステップ４１０へ戻る。
【００３３】図９から図１４は、上記図６で示された構
成を使用して圧縮される入力データ・ストリームの例を
示すブロック図表である。本例において、履歴バッファ
は、８ビット幅の３つのエントリＡ、ＢおよびＣを有す
る。入力データ・ストリームは、［Ａ Ｂ Ａ Ｂ
Ｃ］である。図９は、エンジンが初期設定されたあとの
圧縮エンジンの種々のエレメントを図示する。履歴バッ
ファ５３０は、初期設定されないが、最終更新テーブル
は、すべて−８に（履歴バッファの各シフト・レジスタ
におけるエントリの数のマイナスに）設定される。新旧
レジスタ５４０と５４５、および合致カウンタ５５０
は、０に設定される。入力カウンタ５２２は−１に設定
される。入力データ・レジスタ５２０と前データ・レジ
スタ５２１とは、データがまだ受け取られていないまま
初期設定されない。
【００３４】図１０は、最初の文字Ａが受け取られたあ
との圧縮エンジンの種々のエレメントを図示する。入力
カウンタが増分され、Ａのためのシフト・レジスタが更
新された。旧レジスタは、合致がまだ起きていないこと
を示す。内容が（０，Ａ）という未処理トークン（生ト
ークン）が生成された。
【００３５】図１１は、第２の文字Ｂが受け取られたあ
との圧縮エンジンの種々のエレメントを図示する。入力
カウンタが増分され、Ｂのためのシフト・レジスタが更
新された。旧レジスタは、合致がまだ起きていないこと
を示す。内容が（０，Ｂ）という未処理トークンが生成
された。
【００３６】図１２は、第３の文字Ａが受け取られたあ
との圧縮エンジンの種々のエレメントを図示する。入力
カウンタが増分され、Ａのためのシフト・レジスタが更
新された。旧レジスタと合致カウンタとは、合致が起き
たことを示している。トークンは生成されなかった。
【００３７】図１３は、第４の文字Ｂが受け取られたあ
との圧縮エンジンの種々のエレメントを図示する。入力
カウンタが増分され、Ｂのためのシフト・レジスタが更
新された。旧レジスタと合致カウンタとは、合致が連続
していることを示している。トークンは生成されなかっ
た。
【００３８】図１４は、第５の文字Ｃが受け取られたあ
との圧縮エンジンの種々のエレメントを図示する。入力
カウンタが増分され、Ｃのためのシフト・レジスタが更
新された。旧レジスタは、合致が起きていないことを示
す。時間０で始まり長さ２を持つ前合致ストリング［Ａ
Ｂ］を参照する（１、０、２）という内容の圧縮ワー
ド・トークンが生成された。Ｃが最後の入力文字である
ので、（０，Ｃ）という未処理トークンがまた生成され
た。
【００３９】この例の結果として、［Ａ Ｂ Ａ Ｂ
Ｃ］は、［（０，Ａ）（０，Ｂ）（１，０，２）（０，
Ｃ）］として符号化されている。
【００４０】圧縮エンジンが図１から図３で記述される
相対アドレスを利用する典型的なLempel-Ziv 形式にデ
ータを圧縮することを可能にする任意追加装置を、本発
明の代替実施例に含むこともできる。その場合、合致カ
ウンタの値を加算することによって固定アドレスを相対
アドレスへ変換するための加算回線が使われるであろ
う。加算回線は含めてもよいが、固定アドレス形式でデ
ータを圧縮する時は動作禁止にされる。
【００４１】本発明の好ましい実施例においては、未処
理ワード・トークン（圧縮されないワード・トークン）
は、０で始まり未処理のワードが続くように生成され
る。圧縮ワード・トークンは、１で始まり、次にＣＡＭ
アレイにおける合致ストリングの開始位置と合致ストリ
ングの長さ（変位と呼ばれる）が続くように生成され
る。また、８個の１で始まり、そのあと制御命令を指定
する４ビットが続く制御トークンが生成されることもあ
る。最後に終了トークンが、圧縮データ・ストリームの
終了を示すため渡される。終了トークンは、１３個の連
続する１である。
【００４２】表１は、圧縮データ・ワード・ストリング
の長さを指定するために、本発明の好ましい実施例で使
われる符号を示す。このタイプの符号化は、より短いス
トリングはより短いコードを、より長いストリングはよ
り長いコードを利用する修正された対数符号化方法であ
る。これは、より短いストリングの頻度がより長いスト
リングの頻度より本質的に多い場合に有益な符号化技術
である。変位は、好ましい実施例で１１ビット値で指定
される。より短い変位を、より小さいＣＡＭアレイで使
うこともできる。
【００４３】
【表１】圧縮ワードの長さを示すための符号化方法 コード・フィールド 圧縮ワード長 00 2 ワード 01 3 ワード 10 00 4 ワード 10 01 5 ワード 10 10 6 ワード 10 11 7 ワード 110 000 8 ワード ... ... ... ... ... ... ... ... 110 111 15 ワード 1110 0000 16 ワード .... .... ... ... .... .... ... ... 1110 1111 31 ワード 1111 0000 0000 32 ワード .... .... .... ... ... .... .... .... ... ... 1111 1110 1111 271 ワード 本発明の将来の拡張に備えて、制御命令が圧縮データス
・トリームの中で渡されることもある。これらの制御命
令には、履歴バッファのリセット命令や、所望のデータ
の組み合わせを履歴バッファに事前ロードする命令等が
含まれる。
【００４４】本発明の好ましい実施例においては、長短
２つのタイプの制御命令がある。表２は、長タイプの制
御命令であって、１２ビットの制御命令フィールドとそ
れに続く１１ビットの制御サブフィールドからなる。こ
の構成で、４つの制御フィールドの各々に２０４８のサ
ブフィールドがあり、合計８２０８の長タイプ命令を持
つことが可能である。
【００４５】
【表２】 長命令制御フィールドとサブフィールド 長制御フィールド 制御サブフィールド 1111 1111 0000 0000 0000 000 - 1111 1111 111 1111 1111 0001 0000 0000 000 - 1111 1111 111 1111 1111 0010 0000 0000 000 - 1111 1111 111 1111 1111 0011 0000 0000 000 - 1111 1111 111 表３は、短制御命令を示す。短制御命令は、１２ビット
長であり、従って、長制御命令の全数より数の点で少
い。しかし、短制御命令は、必要な転送時間が少ない。
上述のように、１つの短制御フィールドが終了マーカと
してすでに定義されている。終了マーカは、１（後続の
ビットが圧縮データ・トークンかまたは制御命令のいず
れかであることを示す）で始まり、１２ビット終了マー
カ制御命令（１２個のｌ）が続く。
【００４６】
【表３】短命令制御フィールド 制御フィールド 定義された機能 1111 1111 0100 未定義 1111 1111 0101 未定義 1111 1111 0110 未定義 .... .... .... ... ....... .... .... .... ... ....... 1111 1111 1110 未定義 1111 1111 1111 終了マーカ まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示
する。 （１）受信したデータ・エレメントをメモリ上のロケー
ションへのアドレスとして使用するデータの履歴管理手
段と、上記アドレスによりアドレス指定されたメモリ・
ロケーションが第１の合致データ・エレメントの第１の
レコードを含むか否かを判断する手段と、上記第１の合
致データ・エレメントへのポインタを生成する手段と、
を含むデータ圧縮装置。 （２）上記履歴管理手段が、受信した第２のデータ・エ
レメントをメモリ上の第２のロケーションへの第２のア
ドレスとして使用する、上記（１）記載のデータ圧縮装
置。 （３）上記判断手段が、上記アドレスによりアドレス指
定されたメモリ上の第２のロケーションが、第１の合致
データ・エレメントと連続した第２の合致データ・エレ
メントであるか否かを判断する手段を含む、上記（２）
記載のデータ圧縮装置。 （４）上記ポインタ生成手段が、第１と第２の合致デー
タ・エレメントへのポインタを生成する手段を含む、上
記（３）記載のデータ圧縮装置。 （５）上記履歴管理手段が、受信したデータ・エレメン
トを複数のシフト・レジスタの１つへのアドレスとして
使用する、上記（４）記載のデータ圧縮装置。 （６）データを記憶するメモリと、上記データを処理す
るプロセッサと、受信したデータ・エレメントを上記メ
モリ上のロケーションへのアドレスとして使用するデー
タ履歴管理手段と、上記アドレスによりアドレス指定さ
れたメモリ・ロケーションが第１の合致データ・エレメ
ントの第１のレコードを含むか否かを判断する手段と、
第１の合致データ・エレメントへのポインタを生成する
手段と、を含むデータ処理システム。 （７）上記履歴管理手段が、受信した第２のデータ・エ
レメントをメモリ上の第２のロケーションへの第２のア
ドレスとして使用する手段を含む、上記（６）記載のデ
ータ処理システム。 （８）上記判断手段が、上記アドレスによりアドレス指
定されたメモリ上の第２のロケーションが、第１の合致
データ・エレメントと連続した第２の合致データ・エレ
メントであるか否かを判断する手段を含む、上記（７）
記載のデータ処理システム。 （９）上記ポインタ生成手段が、第１と第２の合致デー
タ・エレメントへのポイタを生成する手段を含む、上記
（８）記載のデータ処理システム。 （１０）上記履歴管理手段が、受信したデータ・エレメ
ントを複数のシフト・レジスタの１つへのアドレスとし
て使用する、上記（９）記載のデータ処理システム。 （１１）受信したデータ・エレメントをメモリ上のロケ
ーションへのアドレスとして使用して、メモリ・ロケー
ションをアドレス指定するステップと、上記アドレスに
よりアドレス指定されたメモリ・ロケーションが第１の
合致データ・エレメントの第１のレコードを含むか否か
を判断するステップと、上記第１の合致データ・エレメ
ントへのポインタを生成するステップと、を含むデータ
圧縮方法。 （１２）上記アドレス指定ステップが、受信した第２の
データ・エレメントをメモリ上の第２のロケーションへ
の第２のアドレスとして使用する、上記（１１）記載の
データ圧縮方法。 （１３）上記判断ステップが、上記アドレスによりアド
レス指定されたメモリ上の第２のロケーションが、第１
の合致データ・エレメントと連続した第２の合致データ
・エレメントであるか否かを判断するステップを含む、
上記（１２）記載のデータ圧縮方法。 （１４）上記ポインタ生成ステップが、第１と第２の合
致データ・エレメントへのポインタを生成するステップ
を含む、上記（１３）記載のデータ圧縮方法。 （１５）上記アドレス指定ステップが、受信したデータ
・エレメントを複数のシフト・レジスタの１つへのアド
レスとして使用する、上記（１４）記載のデータ圧縮方
法。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、履歴バッファを使うが、サー
チされるべき実際の履歴データを記憶せず、むしろ、そ
の履歴バッファたるシフト・レジスタへのアドレスとし
て履歴データを使用する。各シフト・レジスタは、その
履歴データが以前に遭遇したビット位置を保存する。こ
れにより、浪費的ストリング突き合わせプロセスを遂行
している間の各ワード操作に必要なサーチに関わる無駄
を大幅に減少させる。この結果、本発明は、従来技術に
比べて圧縮を迅速かつ効率的に実行する。
【００４８】本発明は、また、データ・ストリングの突
き合わせが時間を浪費する現行の多くのLempel-Ziv方式
より効率的圧縮技術を提供する。すなわち、履歴バッフ
ァが、すべての可能な合致ストリングを探す浪費的サー
チを許容する。多くの現行技術は、サーチ時間を短縮す
るがメモリ上の最長の合致ストリングを探すことはでき
ないハッシング方式のような圧縮技術を使用する。
【００４９】本発明が特定の実施例を参照して記述され
たとはいえ、その他の代替的実施が可能であることは通
常の知識を持つ当業者には明らかであろう。例えば、複
数のデータ・バイトまたは部分的データ・バイトを含む
データ・ワードを、上記装置と方法を利用して逐次圧縮
することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】データ圧縮の従来技術を示す図表である。
【図２】データ圧縮の従来技術を示す図表である。
【図３】データ圧縮の従来技術を示す図表である。
【図４】本発明の好ましい実施例を活用する種々のシス
テム構成の説明図である。
【図５】本発明の好ましい実施例を活用する種々のシス
テム構成の説明図である。
【図６】本発明の好ましいデータ圧縮装置を示すブロッ
ク図表である。
【図７】図６で記述された構成を利用する本発明の好ま
しい実施例の動作を示す流れ図である。
【図８】図６で記述された構成を利用する本発明の好ま
しい実施例の動作を示す流れ図である。
【図９】図６で記述された構成を利用して圧縮される入
力データ・ストリームの例を示すブロック図表である。
【図１０】図６で記述された構成を利用して圧縮される
入力データ・ストリームの例を示すブロック図表であ
る。
【図１１】図６で記述された構成を利用して圧縮される
入力データ・ストリームの例を示すブロック図表であ
る。
【図１２】図６で記述された構成を利用して圧縮される
入力データ・ストリームの例を示すブロック図表であ
る。
【図１３】図６で記述された構成を利用して圧縮される
入力データ・ストリームの例を示すブロック図表であ
る。
【図１４】図６で記述された構成を利用して圧縮される
入力データ・ストリームの例を示すブロック図表であ
る。
【符号の説明】
１０ シフト・レジスタ １００、１５０ コンピュータ １０５、１５５ ＣＰＵ １１０、１６０ システム・メモリ １１２、１６２ バス １１５、１２０、１６５、１７０ 入出力チャネル １２５、１７５ 他のコンピュータ・
システム １３０、１８０ テープ装置 １３５、１８５ ディスク装置 １３８、１８８ 入出力装置 １４０、１９０、１９４ 圧縮装置 １４１、１９１、１９５、３００ 圧縮エンジン １４２、１９２、１９６ 伸張エンジン １４５、１９８、１９９ 任意追加メモリ １４７ 任意追加バス ３０５ 制御回路 ３１０、５１０ 入力データ・バス ３２０、５２０ 入力データ・レジス
タ ３２１、５２１ 前データ・レジスタ
（またはバッファ） ３２２、５２２ 入力カウンタ ３３０、５３０ アドレス履歴バッフ
ァ ３３５、５３５ 最終更新テーブル ３４０、５４０ 旧レジスタ ３４５、５４５ 新レジスタ ３５０、５５０ 合致カウンタ

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】受信したデータ・エレメントをメモリ上の
    ロケーションへのアドレスとして使用するデータの履歴
    管理手段と、 上記アドレスによりアドレス指定されたメモリ・ロケー
    ションが第１の合致データ・エレメントの第１のレコー
    ドを含むか否かを判断する手段と、 上記第１の合致データ・エレメントへのポインタを生成
    する手段と、 を含むデータ圧縮装置。
  2. 【請求項２】上記履歴管理手段が、受信した第２のデー
    タ・エレメントをメモリ上の第２のロケーションへの第
    ２のアドレスとして使用する、 請求項１記載のデータ圧縮装置。
  3. 【請求項３】上記判断手段が、上記アドレスによりアド
    レス指定されたメモリ上の第２のロケーションが、第１
    の合致データ・エレメントと連続した第２の合致データ
    ・エレメントであるか否かを判断する手段を含む、 請求項２記載のデータ圧縮装置。
  4. 【請求項４】上記ポインタ生成手段が、第１と第２の合
    致データ・エレメントへのポインタを生成する手段を含
    む、 請求項３記載のデータ圧縮装置。
  5. 【請求項５】上記履歴管理手段が、受信したデータ・エ
    レメントを複数のシフト・レジスタの１つへのアドレス
    として使用する、 請求項４記載のデータ圧縮装置。
  6. 【請求項６】データを記憶するメモリと、 上記データを処理するプロセッサと、 受信したデータ・エレメントを上記メモリ上のロケーシ
    ョンへのアドレスとして使用するデータ履歴管理手段
    と、 上記アドレスによりアドレス指定されたメモリ・ロケー
    ションが第１の合致データ・エレメントの第１のレコー
    ドを含むか否かを判断する手段と、 第１の合致データ・エレメントへのポインタを生成する
    手段と、 を含むデータ処理システム。
  7. 【請求項７】上記履歴管理手段が、受信した第２のデー
    タ・エレメントをメモリ上の第２のロケーションへの第
    ２のアドレスとして使用する手段を含む、 請求項６記載のデータ処理システム。
  8. 【請求項８】上記判断手段が、上記アドレスによりアド
    レス指定されたメモリ上の第２のロケーションが、第１
    の合致データ・エレメントと連続した第２の合致データ
    ・エレメントであるか否かを判断する手段を含む、 請求項７記載のデータ処理システム。
  9. 【請求項９】上記ポインタ生成手段が、第１と第２の合
    致データ・エレメントへのポインタを生成する手段を含
    む、 請求項８記載のデータ処理システム。
  10. 【請求項１０】上記履歴管理手段が、受信したデータ・
    エレメントを複数のシフト・レジスタの１つへのアドレ
    スとして使用する、 請求項９記載のデータ処理システム。
  11. 【請求項１１】受信したデータ・エレメントをメモリ上
    のロケーションへのアドレスとして使用して、メモリ・
    ロケーションをアドレス指定するステップと、 上記アドレスによりアドレス指定されたメモリ・ロケー
    ションが第１の合致データ・エレメントの第１のレコー
    ドを含むか否かを判断するステップと、 上記第１の合致データ・エレメントへのポインタを生成
    するステップと、 を含むデータ圧縮方法。
  12. 【請求項１２】上記アドレス指定ステップが、受信した
    第２のデータ・エレメントをメモリ上の第２のロケーシ
    ョンへの第２のアドレスとして使用する、 請求項１１記載のデータ圧縮方法。
  13. 【請求項１３】上記判断ステップが、上記アドレスによ
    りアドレス指定されたメモリ上の第２のロケーション
    が、第１の合致データ・エレメントと連続した第２の合
    致データ・エレメントであるか否かを判断するステップ
    を含む、 請求項１２記載のデータ圧縮方法。
  14. 【請求項１４】上記ポインタ生成ステップが、第１と第
    ２の合致データ・エレメントへのポインタを生成するス
    テップを含む、 請求項１３記載のデータ圧縮方法。
  15. 【請求項１５】上記アドレス指定ステップが、受信した
    データ・エレメントを複数のシフト・レジスタの１つへ
    のアドレスとして使用する、 請求項１４記載のデータ圧縮方法。
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