JP4003919B2 - データ処理装置およびデータ処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話機や各種携帯機器などのような組み込み機器で用いられるプログラムコードや、複数のファイルデータを圧縮保存すると共に、CPU(中央演算処理装置)が直接実行することが可能なデータ(プログラムコード)や、それ以外のテキスト、静止画、動画、音声などの圧縮されたファイルデータを管理するデータ処理装置およびデータ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、データ管理システムで管理されるファイルデータには、テキスト、静止画、動画、音声などのデータがある。データによっては、画像や音声などの複数のメディアを組み合わせたものもある。これ以外に、データがCPUの実行プログラムコードである場合もある。メディア中で特に画像データや音声データは多くの記憶容量を必要とし、膨大なデータが記憶領域を占める。このため、データを圧縮して記憶容量を節約する必要がある。
【0003】
近年、例えば動画のMPEG(Moving Picture Expers Group/Moving Picture Image Coding Expers Group)、静止画のJPEG(Joint Photographic Expers Group)、音声のADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)などの各種データ圧縮方式が研究開発されている。
【0004】
MPEGは、非可逆なデータ圧縮方法(圧縮時に情報の損失がある)であり、圧縮率が高い圧縮・伸長プログラムである。最近では、急速に発展するデジタル技術によって、PC(Personal Computer;パーソナルコンピュータ)に使用される記憶媒体が大容量化、軽量化、小型化してきている。これを運用するための運用プログラム、ユーザの業務を効率的に管理するための応用プログラム、さらには、これらプログラムが参照するデータなどが大容量化して、記憶媒体を大容量化し続けることによって記憶容量が限界に直面するようになった。これによって、デジタルデータを効率的に利用するために色々な方法が摸索され、最近では能率の高いコーディング方式の標準であるMPEG方式を用いてデータを圧縮し、記憶媒体の保存効率を最大化する方法が開発された。
【0005】
例えば、大衆歌謡、ポップソング、クラシック、学習資料、その他、広報および案内資料などのデータをソフトウェアあるいはハードウェアを用いてMPEG方式に圧縮してから記憶媒体に保存すると、音響データの場合、聴覚上の音質を変化させずにデータ量を約1/12倍程度にデータ圧縮して保存することができる。このため、記憶媒体に保存されるデジタルデータの容量を見かけ上、大容量化することができ、逆に、記憶媒体に圧縮保存されたデジタルデータを使用するためには、MPEG方式で復元した後、人が聴くことができる音響データに変換してヘッドフォンやスピーカを通して例えば大衆歌謡、ポップソング、クラシックなどの音声を聴取することができる。
【0006】
近年、サブノートPCや電子手帳などの情報機器を携帯し、時と場所を選ばずに電子情報を利用できるようになってきた。例えばサブノートPCでは、オフィスで作成した会議録や個人のスケジュールなどを内蔵の記憶媒体にデータファイルとして記憶し、電車中や自宅など気が向いた時に見たり編集したりして電子情報を活用することができる。このように、携帯情報機器は持ち運ぶことを前提としているため、大きさや重量にある程度の制限を受け、オフィスなどで据え置きで使う情報機器のように大容量の記臆媒体を搭載することができず、記憶容量に限りがあるという問題があった。このため、特に携帯情報機器では、記憶容量を節約するためにデータを圧縮し、それを圧縮ファイルとして記憶することが必要となる。
【0007】
また、携帯情報機器では稼働時間を長くするために電池の消耗を押える必要がある。電子情報機器において、従来でも圧縮ファイルを記憶しておき、圧縮ファイルを扱えるアプリケーションなどのプログラムを通してデータを利用していた。ユーザからデータの利用要求を受けた時、プログラムは圧縮ファイルを一時的にデータ伸長してユーザに提供する。この場合、データは一時的に記憶空間に伸長されるだけで記憶媒体に保存されるわけではなく、圧縮ファイルを利用する度に毎回、データを伸長するため、その都度、データ伸長時間を必要としかつこれに電力を消費するという問題があった。
【0008】
そこで、特開平9−69058号公報「計算機システムおよびそのシステムで使用されるファイル管理方法」には、ユーザプログラムなどからファイル読出し要求が発行されると、その要求に対応する伸長ファイルがファイル記憶装置に存在するか否かが調べられる。その伸長ファイルがファイル記憶装置に存在するときは、その圧縮ファイルの伸長処理は行われず、伸長ファイルがファイル記憶装置から読み出されてデータ要求元に送られる。また、伸長ファイルがファイル記憶装置に存在しないときは、伸長手段によって圧縮ファイルが伸長された後に、その伸長ファイルは、圧縮ファイルと対応付けされてファイル記憶装置に保存され、一旦読出しが行われた圧縮ファイルについては、次回の読出し要求からはその圧縮ファイルに対応する伸長ファイルがファイル記憶装置に存在することになり、伸長処理を行うことなく即座に読み出すことが可能となる。したがって、伸長処理が必要になるのは、圧縮ファイルを最初に利用するときだけであるため、圧縮ファイルの伸長処理に要する平均時間を低減でき、記憶媒体の記憶容量が少なく、且つ電力消費の低減が要求されている携帯型電子情報機器の実現に好適な計算機システムとなる。
【0009】
また、例えば、特開平10−320000号公報「携帯用音声記録再生装置」には、汎用のPCを2台用いて、処理量の大きい録音時には2台のPCで、また、処理量の小さい再生時には1台のPCで、周辺モジュールの制御と共にMPEGオーディオ方式による圧縮・伸長処理をリアルタイムに実行し、最小限のハードウェア構成で高音質の携帯用音声記録再生装置を実現する場合が示されている。
【0010】
また、特開平9−219796号公報「データ格納方法およびそれを用いた画像形成装置」には、全てのデータに対して万能な圧縮・伸長方法はないので、一つの圧縮・伸長方法だけで全てのデータを圧縮・伸長するのではなく、データに応じて複数の圧縮・伸長方法中から最適な一つを選んでデータを圧縮・伸長するように構成する場合が示されている。この場合、データに応じて異なるデータ圧縮法を利用するために、データ圧縮に利用したデータ圧縮法を判別するような識別コードを圧縮データ中に付加するようにしている。しかし、複数の圧縮・伸長方法でデータを、一先ず圧縮して、各方法の圧縮時間を測定し、また、伸長して、各方法の伸長時間を測定し、どの圧縮方法が最適であるかを決めるので、決定するまでの処理時間が長いという問題や、各圧縮・伸長ソフトを格納することから大容量の格納メモリが必要になるという問題もある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は、記憶媒体の記憶容量を節約するために圧縮ファイルが利用されているが、特に携帯機器では、電池寿命を延ばすため、PCに比べて、処理速度が小さいCPUを用いるので上記圧縮・伸長処理時間が数秒と長くかかるという問題が目立ってくる。このように、データ処理時間が数秒と長くなると、携帯機器のうち、特に携帯電話の場合には、使用者がイライラするほど待たされるという使い勝手が悪いものになってしまうという問題がある。
【0012】
また、基地局からの呼び出しに対して、1秒以内の一定期間以内に応答しなければならない携帯電話機では、圧縮・伸長処理時間が数秒かかることは致命的である。データ伸長時間を省くために、伸長後のデータがRAM上にあるかどうかを検索し、RAM上に伸長後のデータがない場合のみ、圧縮データを伸長する方式であっても、やはりデータ伸長処理時間には数秒かかり問題である。また、このデータ伸長時間を省くために伸長後のデータを記憶媒体に格納する方法が考えられるが、記憶媒体の記憶容量が多大となり、高価な大容量記憶装置を使用しなくてはならないという問題がある。また、記憶容量が大容量であっても安価な外部メモリ(例えばSD Memory Card)を使用する方法も考えられるが、外部メモリを脱着するためのインターフェース端子が必要になるという問題や、携帯機器の筐体がその分だけ大きくなるという問題もある。
【0013】
全てのデータに対して万能なデータ圧縮・伸長方法はないので、従来技術に示したように一つの圧縮・伸長方法たけでデータを圧縮・伸長するのではなく、データに応じて複数の圧縮・伸長方法の中から最適な一つを選んでデータを圧縮・伸長するように構成した場合には、多数の圧縮・伸長方法にてデータ処理するプログラムを内蔵する必要があり、大容量な記憶装置が必要になるという問題や、どのデータに対してどの圧縮・伸長方法を用いるかを決定するために、各圧縮・伸長方法を一度実行する必要があるので、処理時間が著しく長くなってしまうという問題がある。
【0014】
また、組み込み型の携帯機器の場合には、一つの記憶媒体にCPUの実行プログラムコードや、それ以外のデータファイルを格納することが多い。この場合に、全ての記憶情報を圧縮して記憶媒体に格納すると、CPUの実行プログラムコードをCPUが直接実行できないという問題がある。このため、CPUがプログラムコードを直接実行することができるためにデータ伸長してRAM上にプログラムコードを置く必要が生じるが、この場合には、その分だけRAMの記憶容量が大きくなるという問題がある。
【0015】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、リアルタイム性を損なわずに圧縮・伸長処理を行い、限られた記憶容量を有効に使用することができるデータ処理装置およびデータ処理方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ処理装置は、処理対象のデータに応じて、2つのデータ圧縮伸長手段を含む複数のデータ処理手段の何れかを選択してデータ処理を行うデータ処理装置であって、高速処理が要求されるデータの場合には、処理が高速なデータ圧縮伸長手段を選択し、高圧縮・高伸長率が要求されるデータの場合には、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段を選択する第1データ処理方式選択手段を有し、該高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段は、外部からの圧縮データを表示用にデータ伸長可能とすると共に、その伸長したデータを外部送信用にデータ圧縮可能とし、該処理が高速なデータ圧縮伸長手段は、その伸長したデータまたは外部からの非圧縮データを記憶手段格納用にデータ圧縮可能とすると共に、その格納された圧縮データを伸長可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。本明細書では、高圧縮率なデータ圧縮手段で圧縮されたデータを伸長するための手段を高伸長率な伸長手段と呼ぶことにする。また、本発明のデータ処理方法は、処理対象のデータに応じて、複数のデータ処理手段の何れかを選択してデータ処理を行うデータ処理方法であって、高速処理が要求されるデータの場合には、該複数のデータ処理手段のうち、処理速度が最も高速なデータ圧縮伸長手段を選択する処理と、その選択されたデータ圧縮伸長手段を用いて、データ圧縮またはデータ伸長のデータ処理を行う処理とを実行し、高圧縮・高伸長率が要求されるデータの場合には、該複数のデータ処理手段のうち、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段を選択する処理と、その選択されたデータ圧縮伸長手段を用いて、データ圧縮またはデータ伸長のデータ処理を行う処理とを実行し、該高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段は、外部からの圧縮データを表示用にデータ伸長可能とすると共に、その伸長したデータを外部送信用にデータ圧縮可能とし、該処理が高速なデータ圧縮伸長手段は、その伸長したデータまたは外部からの非圧縮データを記憶手段格納用にデータ圧縮可能とすると共に、その格納された圧縮データを伸長可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0017】
この構成により、リアルタイム性を要求される処理においては、高速な圧縮伸長方式でデータを圧縮伸長することにより、携帯機器のようにCPUのデータ処理性能に制約のある場合でもリアルタイム性を損なわずにデータの圧縮伸長処理を行い、限られたデータ記憶容量を有効に使用することが可能となる。また、高圧縮率のデータはインターネットなど外部から受信するだけのような場合には、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段に代えて高伸長率なデータ伸長手段として圧縮機能を削除することにより、回路や占有するプログラムの容量をより小規模にすることが可能となる。また、具体的な構成として、一方のデータ圧縮伸長手段またはデータ伸長手段は、表示用などにデータ伸長し、他方のデータ圧縮伸長手段は、記憶手段格納用や外部出力用にデータ圧縮すると共に、その格納された圧縮データを伸長することに用いることが可能となる。
【0020】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置における処理が高速な圧縮伸長手段は、圧縮したデータを伸長したときに、圧縮前のデータから情報の欠落のない可逆圧縮方式を用いる。
【0021】
この構成により、データ伸長後も圧縮前のデータから情報の欠落が許されないプログラムコードのようなデータに対してもデータ圧縮することが可能となる。
【0022】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置における複数のデータ処理手段は、記憶手段に格納されるソフトウェアに基づいてデータ圧縮処理およびデータ伸長処理の少なくとも何れかを行う。
【0023】
この構成により、ハードウェアの増加を伴わずに、リアルタイム性を損なわずに圧縮・伸長処理を行い、限られた記憶容量を有効に使用することが可能となる。さらに、圧縮伸長の種々のアルゴリズムに容易に変更することが可能となる。
【0024】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置における複数のデータ処理手段の少なくとも何れかは専用回路で構成された。
【0025】
この構成により、ソフトウェアによるデータ処理よりもハードウェアによるデータ処理の方が処理速度が早いので、さらに高速なデータ処理が要求される場合においても、リアルタイム性を損なわずに圧縮・伸長処理を行い、限られた記憶容量を有効に使用することが可能となる。
【0026】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置において、外部からデータを入力可能とする入力手段を有し、データ処理方式選択手段は該入力手段からの入力データに従ってデータ処理手段を切替える。
【0027】
この構成により、簡易な構成で圧縮伸長回路などのデータ処理手段の切替えを行うことが可能となる。
【0028】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置において、データを一時的に格納する一時記憶手段を有し、この一時記憶手段には、少なくともデータを識別する識別情報(ID番号)、一時記憶手段とは別の記憶手段上でデータが格納される先頭アドレスを示す格納データ位置情報、格納されるデータのサイズを示すデータサイズ情報からなるテーブルデータを格納する。
【0029】
この構成により、データの識別情報から対象となるデータをアクセスするための情報を容易に得ることが可能となる。
【0030】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置におけるデータ処理方式選択手段は、記憶手段に格納されるアプリケーションプログラムから与えられるデータの識別情報から、予め定められた識別情報とデータ処理手段の対応関係とに基づいて、複数のデータ処理手段の何れかを選択する。
【0031】
この構成により、データの識別情報(ID番号)によって、圧縮されたデータと圧縮に用いられたデータ圧縮伸長手段を対応付けすることが可能となり、データを伸長するためにどのデータ圧縮伸長手段を用いればよいかが、容易に判断することが可能となる。
【0032】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置におけるデータ処理手段は、記憶手段に格納されるアプリケーションプログラムから与えられるデータの識別情報からテーブルデータを検索し、データの識別情報に対応するデータの格納データ位置情報およびデ一タサイス情報からデータの格納領域を求めることにより、伸長対象の圧縮データにアクセスする。
【0033】
この構成により、テーブル情報を用いればID番号から容易に伸長の対象となる圧縮データをアクセスすることが可能となる。
【0034】
さらに、好ましくは、本発明のデータ処理装置において、データ圧縮伸長手段は、データを圧縮処理するのに要する時間と、圧縮されたデータを記憶手段に書き込む時間との和が、圧縮しないデータを記憶手段に書き込む時間よりも大きくなる場合には、データ圧縮処理を行わないようにする。
【0035】
この構成により、データ処理時間を優先する場合に、データ処理時間が増大するにも関わらず敢えてデータ圧縮処理を行うことを回避することが可能となる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデータ処理装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する前に、本発明のデータ処理装置の概略について説明する。
【0037】
インターネットや、携帯電話基地局から送信されてくる情報は、通信時間を短くするために、通常、圧縮率が高い圧縮データが送られてくる。この情報データには、テキスト、静止画、動画、音声などがある。データによっては、画像や音声などの複数のメディアを組み合わせたものもある。メディアの中で特に画像や音声データは多くの記憶容量を必要とし、膨大なデータが記臆容量を占めることになる。このため、データを圧縮して記憶容量を節約する必要があり、動画のMPEG、静止画のJPEG(またはPNGやGIF)、音声のADPCMなどの圧縮方式がある。ADPCM方式は、一種のパルスコード変調(PCM:Pulse Code Modulation)方式で、標準PCM方式よりも低いビット率でデジタル信号を生成する。ADPCM方式は、再生音質に優れ、トルースピーチ方式は、圧縮率に優れる利点を有する。このうち、ADPCMなどで圧縮された音声データは人間の耳で聞いて違和感が無い程度に高速に圧縮・伸長処理されている。
【0038】
インターネットや、携帯電話基地局から送られてきた、上記MPEG圧縮された動画、JPEG圧縮(またはPNG圧縮やGIF圧縮)された静止画などを表示画面上に表示するためには、処理に時間はかかるが、先ず、一度は伸長する必要がある。このとき伸長したデータは、ワークRAM上や画像表示バッファRAM上に一時格納される。MPEG圧縮された動画、JPEG圧縮(またはPNG圧縮やGIF圧縮)された静止画などのような圧縮率が高いデータは、比較的CPUの処理能力が小さい(例えば約27MHzクロック周波数動作のCPU)携帯機器で圧縮・伸長の処理をすると数秒間かかり、その結果、処理を待たされていると人間が不快感を感じるという欠点がある。本発明のデータ処理装置は上記欠点を改善するものである。なお、圧縮データ以外には、ゲームソフトなどのようにCPUが直接実行可能なデータが送られてくる場合もある。
【0039】
ここで、不揮発性半導体記憶装置がフラッシュメモリであるシステムに対しては、本願出願人らが出願した特願2000−373609号や特願2000−356817号に開示されたファイルデータ管理方法が適用できる。このファイルデータ管理方法は、ファイル記憶のための補助記憶装置の容量が比較的少ない電子情報機器に好適であるので、以下では、このシステムのデータ処理装置がPDAやサブノートPC、携帯電話機などの携帯型の電子情報機器である場合を想定して説明する。より具体的には、画像データや音声データも扱えるインターネットに接続可能な携帯電話機を前提に説明する。
【0040】
本発明のデータ処理装置では、(1)圧縮率が大きい(例えば元データを約1/3以下のサイズに圧縮する)が圧縮・伸長に時間がかかる(例えば、約1秒以上、感覚的には待ち時間が長いと人が感じる時間)圧縮方法と、(2)圧縮率が小さい(例えば元データを約1/3以上までのサイズに圧縮する)が圧縮・伸長に時間がかからない(数100ミリ秒以下、感覚的には待ち時間をほとんどの人が苦にしない時間)可逆な圧縮方法の、上記(1)および(2)に記載した少なくとも2種類の異なった圧縮・伸長方法を持っている。さらにこれに加えて、(3)圧縮せずにそのままの形でデータを記憶する方法を持っていてもよい。本発明のデータ処理装置はデータ処理方式選択手段を有しており、データ処理方式選択手段は、上記(1)および(2)に記載した圧縮・伸長方法と、上記(3)に記載した圧縮しないデータ処理方法に対して、処理対象となるデータが、上記(1)〜(3)のうち少なくとも(1)および(2)に対応したどのアプリケーション用のデータであるかを検出することにより、上記(1)〜(3)のうち少なくとも(1)および(2)の何れの処理方法を用いるかを選択して、対応する処理方法に切り替えるものである。
【0041】
以下、本発明のデータ処理装置の各実施形態1〜4について具体的に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1におけるデータ処理装置の構成を示すシステムブロック図である。図1において、データ処理装置1は、ワークRAM2と、画像RAM3と、液晶表示部4と、液晶ドライバ部5と、記憶手段(ROM)としての不揮発性半導体記憶装置6と、入力手段7と、出力手段8と、各部を制御する制御手段としてのCPU9(中央演算処理装置)と、各部をデータ通信可能に接続する共通バスライン10とを備えている。なお、このシステムが携帯電話機に用いられた場合には、この他のハードウェア構成としては、アンテナ、無線送受信部、変復調部、音声コーデック、各種表示部、キー操作部、マイク、スピーカ、電源部、RS−232Cインターフェース用接続コネクタなどが用いられるが、ここでは、説明を簡略化するために、それらの説明を省略している。
【0042】
ワークRAM2は例えばSRAMや不揮発性RAMなどで構成され、例えば携帯電話機の場合、例えば基地局から受信した圧縮されたデータを一旦格納すると共に、CPU9が各部を制御する際に必要なデータを一旦格納する一時記憶手段である。
【0043】
画像RAM3は例えばSRAMや不揮発性RAMなどで構成され、液晶表示部4に表示するために画像データを一旦格納するものである。
【0044】
液晶表示部4は、液晶表示パネルの画面上に画像表示するものである。
【0045】
液晶ドライバ部5は、画像RAM3内の画像データを液晶表示部4に対して表示制御するものである。
【0046】
不揮発性半導体記憶装置6は、例えばフラッシュメモリなどで構成され、CPU9が各部を制御するためのシステムプログラムや、アプリケーションプログラムの他に、圧縮・伸長プログラムデータとしての圧縮・伸長部61,62と、これらを選択するデータ処理方式選択プログラムが書き込まれている。ここでは、圧縮・伸長部61,62を不揮発性半導体記憶装置6とは別に図示して詳細に説明することにする。
【0047】
圧縮・伸長部61,62は、不揮発性半導体記憶装置6内に格納されたソフトウェアであり、所定の符号化方式にてデータ圧縮されたソフトウェアを解凍する(元データに復元する)ための伸長プログラムと、所定の符号化方式でソフトウェアをデータ圧縮するための圧縮プログラムとからなっている。圧縮・伸長部62よりも高圧縮・高伸長率な圧縮・伸長部61には、圧縮率は高いが処理に時間がかかる圧縮・伸長プログラム(例えばJPEGやMPEG圧縮・伸長ソフトウェア)が書き込まれている。圧縮・伸長部61よりも処理が高速な圧縮・伸長部62には、圧縮率は小さいが処理時間が短い可逆な圧縮・伸長プログラム(例えばLZO方式、LZOはLenpel-Ziv-Oberhumerの略であり、この方式を採用した圧縮・伸長プログラムは、GNU General Public Licence(GPL)のライセンス形態で配布可能)が書き込まれている。
【0048】
処理が高速な圧縮・伸長部62は、主に、リアルタイム処理が要求されるデータに対して適用され、ここで圧縮されたデータは不揮発性半導体記憶装置6に格納され、必要な時には、随時、データ伸長してワークRAM2上に展開される。リアルタイム処理が要求されるデータには、CPU9が実行するプログラムコードも含まれるため、処理が高速な圧縮・伸長部62は、データ伸長しても情報の損失がなく元データに復元可能な可逆な圧縮方法を採用する必要がある。例えば、圧縮・伸長部62のプログラムのLZO方式では、その高速処理の一例として、166MHzのCPUで、20Kバイトのテキストデータの圧縮が約9ミリ秒、伸長が約5ミリ秒で終わる。また、100Kバイトの画像データの圧縮時間は約15ミリ秒、伸長は約9ミリ秒で終わる。圧縮後のデータサイズは、圧縮前に比べて約半分に圧縮される。
【0049】
高圧縮率な圧縮・伸長部61は、主に、データサイズが大きくなる画像データや音響データに対して適用されることを想定しており、このようなデータは伸長時に人間の視覚や聴覚に影響を与えない情報は欠落しても問題はないため、非可逆な圧縮方法でもかまわない。
【0050】
入力手段9は、キー入力装置や光学的な画像読取装置などが接続されており、圧縮データまたは非圧縮データが入力されるものである。
【0051】
出力手段10は、電話回線とのインターフェイスとなるカプラなどが接続されており、圧縮データを出力するものである。
【0052】
CPU9(例えばARM社のARM7TDMIアーキテクチャなど)は、圧縮・伸長部61,62の圧縮・伸長プログラムに基づいて、データ圧縮処理またはデータ伸長処理を行う少なくとも2つのデータ圧縮伸長手段と、データ処理方式選択プログラムに基づいて、高速処理が要求されるデータの場合には、処理が高速なデータ圧縮伸長手段を選択し、高圧縮・高伸長率が要求されるデータの場合には、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段を選択するデータ処理方式選択手段とを有している。
【0053】
CPU9は、揮発性半導体記憶装置6内に格納されている圧縮データの、圧縮・伸長部61,62に書込まれている解凍用の伸長プログラムを実行することによって、ワークRAM2上で展開される。即ち、CPU9は、例えば液晶表示部4にデータを表示する場合、この解凍したデータを画像RAM3に順次書込み、逆に、ワークRAM2上や画像RAM3上にある解凍された後のデータは、高速な圧縮・伸長部62に書込まれている圧縮用の圧縮プログラムを実行することによって圧縮処理されるようになっている。また、CPU9は、この圧縮したデータを不揮発性半導体記憶装置6に順次書込むように制御が為される。
【0054】
上記構成により、まず、外部から受けた圧縮データの処理について説明する。
【0055】
図2は、図1のデータ処理装置1において、外部から来た圧縮データの処理を示すフローチャートである。図2に示すように、まず、圧縮データを入力部7を介して外部から受信すると(圧縮データ受信;ステップS1)、高圧縮率の圧縮・伸長部61のプログラムでデータ伸長され(伸長処理;ステップS2)、その伸長されたデータは、画面表示処理のために、画像RAM3に渡され、液晶表示部4の画面上に表示される(画面表示処理;ステップS3)。
【0056】
次に、CPU9は、その伸長されたデータを内部に記憶するかどうかを判定する(記憶実行判定;ステップS4)。その伸長データを内部の不揮発性半導体記憶装置6に記憶する場合(YES)には、高速な圧縮・伸長部62のプログラムでデータ圧縮され(高速な圧縮処理;ステップS5)、その圧縮データは、不揮発性半導体記憶装置6に記憶される(圧縮データ格納処理;ステップS6)。
【0057】
また、ステップS4で伸長データを内部に記憶しない場合(NO)には、CPU9は、その伸長データを外部に送信するかどうかを判定する(送信判定;ステップS7)。ステップS7で伸長データを外部に送信しない場合(NO)には処理を終了し、また、伸長データを外部へ送信する場合(YES)には、高圧縮率の圧縮・伸長部61でデータ圧縮され(高圧縮率の圧縮処理;ステップS8)、その圧縮データは出力部8を介して外部へ送信される(外部送信処理;ステップS9)。
【0058】
具体的に説明すると、データ処理装置1が例えば携帯電話機の場合、受信したデータを外部に送信するか不揮発性半導体記憶装置6に格納するかは、ユーザのキー操作により決定される。例えばインターネット接続機能を持つ携帯電話機の場合には、メールを受信し、そのメッセージ内容を保存するようにキー操作した場合は、メッセージデータを高速な圧縮・伸長部62のプログラムでデータ圧縮し、その圧縮データを不揮発性半導体記憶装置6に格納する。また、インターネットからダウンロードした画像データをインターネットを介して他の情報端末装置へ送信するようにキー操作した場合には、高圧縮率の圧縮・伸長部61のプログラムでデータ圧縮され、その圧縮データは外部へ送信される。さらに、画像データを受信したがそれを表示するだけで、送信しない時は処理は終了となる。
【0059】
次に、携帯電話機が撮像素子を備えている場合のように、ネットワークを介さずに撮像素子で取り込んだ画像データの処理について、以下に説明する。
【0060】
図3は、図1のデータ処理装置において、光学的に読み取ったデータの処理を示すフローチャートである。図3に示すように、まず、画像データを入力部8を介して取り込むと(データ取込処理;ステップS11)、画像データは、画像RAM3に渡された後に表示画面上に表示される(画面表示処理;ステップS12)。
【0061】
次に、CPU9は、そのデータを内部に記憶するかどうかを判定する(記憶実行判定;ステップS13)。キー操作によるメッセージの入力等があった時のように、そのデータを内部の不揮発性半導体記憶装置6に保存する場合(YES)には、高速な圧縮・伸長部62のプログラムでデータ圧縮され(高速な圧縮処理;ステップS14)、その圧縮データは、不揮発性半導体記憶装置6に高速に記憶される(圧縮データ格納処理;ステップS15)。
【0062】
また、ステップS13でデータを内部に記憶しない場合(NO)には、CPU9は、そのデータを外部に送信するかどうかを判定する(送信判定;ステップS16)。画像データを取り込んだが、それを表示するだけでデータを外部に送信しない場合(NO)には処理を終了し、また、データを外部へ送信する場合(YES)には、高圧縮率の圧縮・伸長部61でデータ圧縮され(高圧縮率の圧縮処理;ステップS17)、その圧縮データは出力部8を介して外部へ送信される(外部送信処理;ステップS18)。
【0063】
以上により、外部から来た圧縮データの処理(図2)と光学的に読み取ったデータの処理(図3)とについて説明したが、次に、不揮発性記憶装置6内に格納され、CPU9が実行するアプリケーションプログラムについて説明する。
【0064】
このアプリケーションプログラムは、アプリケーションプログラムが扱う各種データに対して識別子(ID番号)を割り振っている。アプリケーションプログラムが割り振った識別子が例えば1〜29000までのワークRAM2上のデータに対しては、圧縮処理せずにそのままの形で、CPU9が不揮発性半導体記憶装置6に順次書き込むことにする。また、ワークRAM2上に識別子(ID番号)と、データの格納先頭位置情報(データの先頭アドレス)と、データサイズとから構成される対応表(テーブルデータ)を作成・更新して管理する。この対応表の具体例を図4に示している。ID番号が判ると、対応表から、ID番号に対応するデータが格納されている先頭アドレスとデータサイズが判明するため、これからアクセスすべきデータの物理格納アドレス領域が算出できて、伸長対象の圧縮データをアクセスすることができるようになっている。したがって、データ処理手段(圧縮データアクセス手段)は、不揮発性半導体記憶装置6に格納されるアプリケーションプログラムから与えられるデータの識別情報からテーブルデータを検索し、データの識別情報に対応するデータの格納データ位置情報およびデ一タサイス情報からデータの格納領域を求めることにより、伸長対象の圧縮データをアクセスするものである。
【0065】
また、このアプリケーションプログラムが割り振った識別子が30001〜40000までのワークRAM2上のデータは、圧縮率は小さいが処理に時間がかからない圧縮・伸長プログラムが書き込まれている高速な圧縮・伸長部62の圧縮プログラムをCPU9が実行することにより、高速にデータ圧縮されて、不揮発性記憶装置6上に順次書き込まれる。この場合にも、ワークRAM2上に識別子(ID番号)とデータの格納先頭位置情報などからなる対応表(図4)を作成・更新する。
【0066】
逆に、不揮発性記憶装置6上に格納されたデータを読み出すとき、アプリケーションプログラムに基づいて、CPU9は読み出したいデータの識別子(ID番号)を指定する。データに割り当てられた識別子が1〜29000までの場合には、使用した圧縮・伸長ソフトウェアは識別子(ID番号)から判断され、この場合、データは、圧縮されずに不揮発性半導体記憶装置6に格納されているので、ワークRAM2上の識別子(ID番号)と、このデータの格納先頭位置情報の対応表(図4)を参照してCPU9は不揮発性記憶装置6からそのままの状態でデータをワークRAM2上に読み出すようにしている。または、識別子(ID番号)に対応するデータがプログラムコードの場合、ワークRAM2上に読み出されずに、CPU9は不揮発性半導体記憶装置6のデータを実行プログラムと見なして実行する。
【0067】
同様に、アプリケーションプログラムが別のデータを読み出したい場合には、その識別子(ID番号)を指定する。ワークRAM2上の識別子(ID番号)と、このデータの格納先頭位置情報の対応表(図4)を参照して、CPU9は不揮発性半導体記憶装置6からデータをワークRAM2上に読み出すが、データに割り当てられた識別子が30001〜40000までの場合には、圧縮データなので、データを伸長処理する必要がある。この圧縮データは、圧縮率は低いがデータ処理に時間がかからない圧縮・伸長プログラムで圧縮処理されている。そこで、圧縮率は低いがデータ処理に時間がかからない圧縮・伸長プログラムが書かれている高速な圧縮・伸長部62の伸長プログラムをCPU9が実行することにより、高速にデータが伸長されて、ワークRAM2上にデータが読み出される。
(実施形態2)
上記実施形態1では、圧縮・伸長部61,62をソフトウェアで実現したが、本実施形態2では、ハードウェアの専用回路で構成した場合である。
【0068】
図5は、本発明の実施形態2におけるデータ処理装置の構成を示すシステムブロック図である。なお、図5において図1と同一の作用効果を奏する部材には同一の部材番号を付してその説明を省略する。
【0069】
図5において、データ処理装置20は、高圧縮率な各圧縮・伸長回路21と、処理が高速な圧縮・伸長回路22との何れを用いるかは、圧縮・伸長方式選択回路23で選択するようになっている。この場合、圧縮・伸長回路21,22を専用の回路で構成するので、ソフトウェアで実現した実施形態1の場合よりも圧縮・伸長の処理速度が速いという利点がある。
【0070】
図6は、図5のデータ処理装置における圧縮・伸長方式選択回路の構成を示すブロック図である。図6に示すように、圧縮・伸長方式選択回路23は、8ビットのデータバス231に接続される圧縮・伸長方式選択レジスタ232と、高圧縮率な圧縮・伸長回路選択用の信号出力端233を持つと共に、逆論理の2入力端を持つAND回路234と、処理が高速な圧縮・伸長回路選択用の信号出力端235を持つと共に、逆論理の2入力端を持つAND回路326とを有している。
【0071】
圧縮・伸長方式選択レジスタ232は8ビットのデータバス231を介してCPU91から各ビットに制御情報が書き込まれ、そのbit(ビット)0からは圧縮・伸長選択用の信号が信号出力端327に出力され、bit1はAND回路326の非反転入力端に接続され、bit2はAND回路326の反転入力端に接続されている。また、bit5はAND回路324の反転入力端に接続され、bit6はAND回路324の非反転入力端に各々接続されている。圧縮・伸長方式選択レジスタ232の各ビットを「1」に設定または、「0」にリセットすることにより、圧縮・伸長方式を信号出力端233,235からの各制御信号で決め、データ圧縮かデータ伸長かを、信号出力端327からの制御信号で決める。例えばビット6、5が「10」のときに、信号出力端233からの選択信号が「1」になり、高圧縮率の圧縮・伸長回路21が選択される。このとき、ビット0が「0」であれば伸長回路が動作し、bit0が「1」であれば圧縮回路が動作する。また、bit2、1が「01」のときに、信号出力端235からの選択信号が「1」になり、高速な圧縮・伸長回路22が選択される。このとき、bit0が「0」であれば伸長回路が動作し、bit0が「1」であれば圧縮回路が動作する。上記bit(ビット)の設定は、アプリケーションソフトウェアが行う。上記実施形態1でCPU9が圧縮・伸長ソフトウェアを実行する場合に比べて、本実施形態2でCPU91以外の専用回路が圧縮・伸長処理を実行するので、並列処理が可能となり、更なる高速動作が実現できるという利点がある。
(実施形態3)
図7は、本発明の実施形態3におけるデータ処理装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態3では、図7に示すように、高圧縮率のデータはインターネットなど外部から受けるのみとして、専用回路を小さくした場合であって、高圧縮率な圧縮データの伸長回路31のみを持ち、圧縮回路を省いて回路構成を簡略化したデータ処理装置30を示している。
(実施形態4)
図8は、本発明の実施形態4におけるデータ処理装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態4では、図8に示すように、高圧縮率な圧縮・伸長回路21をハードウェアで組み、処理が高速な圧縮・伸長部62をソフトウェアで組む回路構成をしたデータ処理装置40を示している。図8では、高速な圧縮・伸長部62がソフトウェアで構成されるので、種々のアルゴリズムに容易に変更することが可能になるという利点がある。また、高圧縮率の圧縮・伸長回路21は、前述した圧縮・伸長処理をソフトウェアで行っていた処理を、DSP(Digital Signal Processor)、他のCPU93を用いたASIC回路等のハードウェアによりデータ圧縮または伸長処理を行うものである。また、共通バスライン10には外部機器との接続回路がつながり、この接続回路は、外部機器との間で情報の入出力を行うための情報入出力手段として働くものである。
【0072】
ここで、上記実施形態1〜4において、データを圧縮するか否かの判断基準について説明する(データ圧縮判断手段)。その一例として、データ容量a=30Kバイト、不揮発性半導体記憶装置6(フラッシュメモリ)のデータの書き込み速度b=30Kバイト/秒の場合に、このデータを不揮発性記憶装置6へ転送して書き込むのに要する時間を考える。データ30Kバイト全てのデータを圧縮せずに転送するのに要する時間は、a/b=1秒となる。ここで、データを半分(50%)に圧縮したままデータ転送すれば、要する時間は半分の500ミリ秒に短縮される。圧縮時間が約500ミリ秒以内であれば、圧縮した方が高速にデータを転送可能である。逆に、データ圧縮時間が約500ミリ秒以上要するようなデータの場合には、データ圧縮を行わずに不揮発性半導体記憶装置6へのデータ転送を行うものとする。したがって、データ圧縮判断手段は、データ圧縮伸長手段に対して、データを圧縮処理するのに要する時間と、圧縮されたデータを記憶手段に書き込む時間との和が、圧縮しないデータを記憶手段に書き込む時間よりも大きくなる場合には、データ圧縮処理を行わないように制御が為される。
【0073】
次に、データの読み出しの例について次に考察する。非圧縮時のデータサイズ30Kバイトが不揮発性半導体記憶装置6(フラッシュメモリ)に格納されており、不揮発性半導体記憶装置6からデータを速度b=500ナノ秒/バイトで読み出すものとする。データ30Kバイト全てのデータを転送するのに要する時間a×b=約15ミリ秒となる。ここで、データを半分(50%)に圧縮したままデータ転送すれば、それに要する時間は半分の7.5ミリ秒に短縮される。伸長時間が約7.5ミリ秒以内であれば、圧縮した方が高速にデータを読み出せる。
【0074】
また、処理が高速な圧縮・伸長部には、可逆な、即ち情報の損失の無い圧縮方法(例えばLZO方式など)を採用するので、データの劣化が排除される。LZO方式では、一例として、166MHzのCPUで、20Kバイトのテキストデータの圧縮にかかる時間が約9ミリ秒、データ伸長にかかる時間が約5ミリ秒で終わる。また、100Kバイトの画像データの圧縮時間は約15ミリ秒、データ伸長時間は約9ミリ秒で終わる。データ圧縮後のデータサイズは、圧縮前のデータサイズに比べて約半分に圧縮された。
【0075】
LZO方式以外には、例えば、ZLIB方式がある。その一例として、166MHZのCPUで、20Kバイトのテキストデータの圧縮時間が約60ミリ秒、そのデータ伸長時間が約15ミリ秒で終わる、データ圧縮後のデータサイズは圧縮前のデータサイズに比べて約70%に圧縮された。また、100Kバイトの画像データの圧縮時間は約150ミリ秒、データ伸長時間は約80ミリ秒で終わる。圧縮後のデータサイズは、圧縮前のデータサイズに比べて約半分に圧縮された。
【0076】
以上のように、本実施形態1〜4によれば、少なくとも2種類のデータ圧縮・伸長方式のソフトウェアまたは/およびハードウェアを用いてデータを圧縮・伸長できるため、高速処理が要求されるデータの場合には、処理が高速なデータ圧縮伸長手段を選択し、短時間で圧縮・伸長処理が完了し時間的なメリットは極めて顕著である。また、高圧縮・高伸長率が要求されるデータの場合には、高圧縮・高伸長率のデータ圧縮伸長手段を選択し、前述したようにデータが約12分の1に圧縮できるため、ワークRAM2から外部へのデータ転送が短時間で完了し時間的なメリットは極めて顕著である。
【0077】
また、図1のワークRAM2に記憶した画像データを適宜液晶表示部4に表示出力することができるとともに、出力部8を介して、図示しないカプラ部から電話回線を介してデータ送信することができる。また、電話回線から送信されてきた画像データを入力部7を介して取り込み、画像データを伸長して、液晶表示部4に表示出力することができるとともに、ワークRAM2に記憶することができ、この記憶した画像データを適宜選択して液晶表示部4に表示出力することができる。その結果、携帯端末機器で、画像データを取り扱うことができ、機器の利用性を向上させることができる。また、画像データを、ワークRAM2に記憶するのに際して、必要に応じて、高速な圧縮・伸長部で圧縮して記憶することができ、ワークRAM2を有効に利用することができる。さらに、画像データを、送信するのに際して、必要に応じて、高圧縮率な圧縮・伸長部で圧縮して送信することができ、また、圧縮されたデータを受信して、ワークRAM2に記憶したり、圧縮・伸長回路で伸長して液晶表示部4に表示することができ、高品質のデータを高速に送受信することができるとともに、高品質の画像データを携帯端末機器で取り扱うことができる。
【0078】
なお、本発明は、上記実施形態1〜4に限らず、その他の種々の構成を取り得ることは言うまでもないことである。
【0079】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、リアルタイム性を要求される処理においては、高速な圧縮伸長方式でデータを圧縮伸長することにより、携帯機器のようにCPUのデータ処理性能に制約のある場合でもリアルタイム性を損なわずにデータの圧縮伸長処理を行い、限られたデータ記憶容量を有効に使用することができる。また、高圧縮率のデータはインターネットなど外部から受信するだけのような場合には、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段に代えて高伸長率なデータ伸長手段として圧縮機能を削除することにより、回路や占有するプログラムの容量をより小規模にすることができる。
【0080】
また、具体的な構成として、一方のデータ圧縮伸長手段またはデータ伸長手段は、表示用などにデータ伸長し、他方のデータ圧縮伸長手段は、記憶手段格納用や外部出力用にデータ圧縮すると共に、その格納された圧縮データを伸長することに用いることができる。
【0081】
さらに、データ伸長後も圧縮前のデータから情報の欠落が許されないプログラムコードのようなデータに対してもデータ圧縮することができる。
【0082】
さらに、ハードウェアの増加を伴わずに、リアルタイム性を損なわずに圧縮・伸長処理を行い、限られた記憶容量を有効に使用することができる。また、圧縮伸長の種々のアルゴリズムに容易に変更することができる。
【0083】
さらに、高速なデータ処理が要求される場合においても、リアルタイム性を損なわずに圧縮・伸長処理を行い、限られた記憶容量を有効に使用することができる。
【0084】
さらに、簡易な構成で圧縮伸長回路などのデータ処理手段の切替えを行うことができる。
【0085】
さらに、データの識別情報から対象となるデータをアクセスするための情報を容易に得ることができる。
【0086】
さらに、データの識別情報(ID番号)によって、圧縮されたデータと圧縮に用いられたデータ圧縮伸長手段を対応付けすることができて、データを伸長するためにどのデータ圧縮伸長手段を用いればよいかが、容易に判断することができる。
【0087】
さらに、テーブル情報を用いればID番号から容易に伸長の対象となる圧縮データをアクセスすることができる。
【0088】
さらに、データ処理時間を優先する場合に、データ処理時間が増大するにも関わらず敢えてデータ圧縮処理を行うことを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1におけるデータ処理装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のデータ処理装置において、外部から来た圧縮データの処理を示すフローチャートである。
【図3】図1のデータ処理装置において、光学的に読み取った非圧縮データの処理を示すフローチャートである。
【図4】本発明で用いる格納データの識別子(ID番号)、データ格納先頭位置情報およびデータサイズの対応関係を示す図である。
【図5】本発明の実施形態2におけるデータ処理装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図6】図5のデータ処理装置における圧縮・伸長方式選択回路の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の実施形態3におけるデータ処理装置の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の実施形態4におけるデータ処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,20,30,40 データ処理装置
2 ワークRAM
3 画像RAM
4 液晶表示部
6 不揮発性半導体記憶装置
61,62 圧縮伸長部
7 入力手段
8 出力手段
9 CPU
21,22 圧縮・伸長回路
23 圧縮・伸長方式選択回路
232 圧縮・伸長方式選択レジスタ
234,236 AND回路
31 伸長回路
Claims (10)
- 処理対象のデータに応じて、2つのデータ圧縮伸長手段を含む複数のデータ処理手段の何れかを選択してデータ処理を行うデータ処理装置であって、
高速処理が要求されるデータの場合には、処理が高速なデータ圧縮伸長手段を選択し、高圧縮・高伸長率が要求されるデータの場合には、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段を選択する第1データ処理方式選択手段を有し、
該高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段は、外部からの圧縮データを表示用にデータ伸長可能とすると共に、その伸長したデータを外部送信用にデータ圧縮可能とし、該処理が高速なデータ圧縮伸長手段は、その伸長したデータまたは外部からの非圧縮データを記憶手段格納用にデータ圧縮可能とすると共に、その格納された圧縮データを伸長可能とするデータ処理装置。 - 前記処理が高速な圧縮伸長手段は、圧縮したデータを伸長したときに、圧縮前のデータから情報の欠落のない可逆圧縮方式を用いた請求項1に記載のデータ処理装置。
- 前記複数のデータ処理手段は、記憶手段に格納されるソフトウェアに基づいてデータ圧縮処理およびデータ伸長処理の少なくとも何れかを行う請求項1または2に記載のデータ処理装置。
- 前記複数のデータ処理手段の少なくとも何れかは専用回路で構成された請求項1または2に記載のデータ処理装置。
- 外部からデータを入力可能とする入力手段を有し、前記データ処理方式選択手段は該入力手段からの入力データに従って前記データ処理手段を切替える請求項1〜4の何れかに記載のデータ処理装置
- データを一時的に格納する一時記憶手段を有し、該一時記憶手段には、少なくともデータを識別する識別情報(ID番号)、該一時記憶手段とは別の記憶手段上でデータが格納される先頭アドレスを示す格納データ位置情報、格納されるデータのサイズを示すデータサイズ情報からなるテーブルデータを格納した請求項1〜3の何れかに記載のデータ処理装置。
- 前記データ処理方式選択手段は、記憶手段に格納されるアプリケーションプログラムから与えられるデータの識別情報から、予め定められた識別情報と前記データ処理手段の対応関係とに基づいて、前記複数のデータ処理手段の何れかを選択する請求項1〜6の何れかに記載のデータ処理装置。
- 前記データ処理手段は、記憶手段に格納されるアプリケーションプログラムから与えられるデータの識別情報から前記テーブルデータを検索し、該データの識別情報に対応するデータの格納データ位置情報およびデ一タサイス情報からデータの格納領域を求めることにより、伸長対象の圧縮データにアクセスする請求項1〜7の何れかに記載のデータ処理装置。
- 前記データ圧縮伸長手段は、データを圧縮処理するのに要する時間と、圧縮されたデータを記憶手段に書き込む時間との和が、圧縮しないデータを該記憶手段に書き込む時間よりも大きくなる場合には、データ圧縮処理を行わないようにした請求項1〜8の何れかに記載のデータ処理装置。
- 処理対象のデータに応じて、複数のデータ処理手段の何れかを選択してデータ処理を行うデータ処理方法であって、
高速処理が要求されるデータの場合には、該複数のデータ処理手段のうち、処理速度が最も高速なデータ圧縮伸長手段を選択する処理と、その選択されたデータ圧縮伸長手段を用いて、データ圧縮またはデータ伸長のデータ処理を行う処理とを実行し、
高圧縮・高伸長率が要求されるデータの場合には、該複数のデータ処理手段のうち、高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段を選択する処理と、その選択されたデータ圧縮伸長手段を用いて、データ圧縮またはデータ伸長のデータ処理を行う処理とを実行し、
該高圧縮・高伸長率なデータ圧縮伸長手段は、外部からの圧縮データを表示用にデータ伸長可能とすると共に、その伸長したデータを外部送信用にデータ圧縮可能とし、該処理が高速なデータ圧縮伸長手段は、その伸長したデータまたは外部からの非圧縮データを記憶手段格納用にデータ圧縮可能とすると共に、その格納された圧縮データを伸長可能とするデータ処理方法。
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