JP7305609B2 - 受信したデータを処理する装置 - Google Patents
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Description
以下において、本明細書の一実施形態として、データ圧縮機能を持つストレージシステムを説明する。ストレージシステムは、格納データ量を可逆圧縮で削減する。本明細書で説明されるレンジ符号の復号は、ストレージシステムと異なるシステム、例えば、通信システムに適用することができる。
本明細書の一実施形態のデータ伸張方式を説明するための前提知識として、LZMAアルゴリズムについて図2Aから図5を用いて説明する。
図2Aは、LZMAアルゴリズムの概要を示す。LZMA圧縮処理では、圧縮前の平文データ201は、最初に辞書圧縮処理202にかけられる。その後で辞書圧縮結果はレンジ符号化処理203にかけられる。これによりLZMA圧縮データ204が生成される。
図2Bは、LZMAアルゴリズムを構成する辞書圧縮処理202の具体例を示す。平文データ201の文字列ストリームにおいて、同じ文字列が再び出現するかどうかを順番に調べていく。ある文字列が、その先頭文字を起点にしてJ文字前からL文字連続で一致している場合、この文字列をコピー記号[L,J]に変換する。
図3Aはレンジ符号化の機能ブロック図を示し、図3Bはレンジ復号の機能ブロック図を示す。図3Aを参照して、レンジ符号化機能300について説明する。エンコーダ301は、入力ビット列302から1ビット単位で入力を受けて、出力コード303を生成する演算ブロックである。図3Aの例において、入力ビット列は「1,1,0,1」である。出力コード303の生成方法は図4A及び4Bを用いて次節で説明する。出力コード303は、LZMAアルゴリズムの圧縮データ(図2AのLZMA204圧縮データ)に相当する。
図4A及び4Bは、レンジ符号化・復号の原理を説明するための例を示す。図3Aのエンコーダ301が行う符号化処理は、[0、1)の数値軸を、入力されたビット列の各ビット値が“0”である確率に応じた長さで分割し、どちらか一方の区間を次ビット用の分割対象として残すことを繰り返す。符号化処理は、最終的に残った区間に含まれる座標値をコードとして出力する。なお、ビットが“0”の場合は分割した左側の区間を残し、ビットが“1”の場合は分割した右側の区間を残す。また、各ビット値が“0”である確率は、確率テーブル304から、それまでの入力ビット履歴をインデックスにして取得する。
・第1ステップ:入力「1」に従って右1/2区間[1/2~2/2)が残る。
・第2ステップ:入力「1」に従って右1/2区間[3/4~4/4)が残る。
・第3ステップ:入力「0」に従って左1/2区間[6/8~7/8)が残る。
・第4ステップ:入力「1」に従って右1/2区間[13/16~14/16)が残る。
・最後の区間に含まれる13/16(2進数で1101)を出力コード401とする。
・第1ステップ:入力「1」に従って右3/4区間[1/4~4/4)が残る。
・第2ステップ:入力「1」に従って右3/4区間[7/16~16/16)が残る。
・第3ステップ:入力「0」に従って左3/4区間[28/64~55/64)が残る。
・第4ステップ:入力「1」に従って右3/4区間[139/256~220/256)が残る。
・最後の区間に含まれる3/4(2進数で11)を出力コード411とする。
図5Aは、レンジ符号化の例のフローチャートを示す。図5Bは、レンジ復号の例のフローチャートを示す。まず、図5Aを参照しながら、レンジ符号化の手順を説明する。
図6はレンジ符号化処理の高速化方式の例の機能ブロック図を示す。図1のLZMA圧縮伸張回路104は、このブロック図が示す圧縮処理を行う。図3A~図5Bを参照して説明した例は、1ビット入力するたびに確率を参照して乗算処理を行う。そのため、1回の演算サイクルで1ビットしか処理できず、LZMAアルゴリズムの処理性能が遅い原因となり得る。
レンジ復号処理のN倍の高速化は、図3Bのデコーダ311を単にN個並列に動作させるだけでは実現できない。なぜなら、あるデコーダXの処理で用いるビット履歴は、1つ前のビットを復号するデコーダYが処理結果を出力するまで不確定であるからである。そのため、デコーダXは、確率テーブルからの確率値の参照、その値を用いた乗算をデコーダYのそれと同時に行うことはできず、並列化は実現できない。
Claims (15)
- 受信したデータを処理する装置であって、
レンジ符号に基づき圧縮された入力コードを受信する回路と、
前記入力コードの一部又は全部を伸張して、Nビット列を復号する伸張回路と、
を含み、
前記Nは1より大きい整数、Kは1からNの各整数を表し、
前記入力コードの第Kビットのビット値は、前記第Kビットより前のビットのビット履歴に基づき復号されるものであり、
前記伸張回路は、
前記Nビット列のビットの候補ビット値について、前記第Kビットより前のビットの取りうる複数通りのビット履歴に基づき複数の候補ビット値をそれぞれ算出することを、複数のビットに対して並列に行い、
前記第Kビットの正解ビット値を、前記複数の候補ビット値から、前記第Kビットより前の正解ビット履歴に基づき選択することを繰り返して、前記Nビット列を復号する、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記伸張回路は、
前記ビット履歴に応じて現れるビット値の確率値を格納し、
格納されている前記確率値において、復号された前記Nビット列を構成する正解ビットが基づくビット履歴に対応する確率値を選択して更新する、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記Nビット列における第Kビットの候補ビット値の算出は、2^(K-1)通りのビット履歴それぞれの確率値による分割対象レンジに対する乗算を実行して二つの区画に分割し、前記入力コードにおける前記第Kビットの前記二つの区画のうちサブコードにより特定される区画から2^(K-1)通りそれぞれの候補ビット値を決定する、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記伸張回路は、前記入力コード全体から復号するビット数が、予め設定された最大値よりも大きい場合、前記入力コードの一部からのビット列の復号を、複数サイクル実行する、装置。 - 請求項4に記載の装置であって、
前記複数サイクルにおける第2サイクル以降のサイクルにおいて、前記第Kビットの候補ビット値それぞれを決定するための分割対象レンジは、直前のサイクルにおける前記第Kビットの正解ビット値に対する区画である、装置。 - ストレージシステムであって、
ホストからの要求を受信するインタフェースと、
前記ホストからのコマンドに応じて記憶ドライブへのデータの書き込み及び前記記憶ドライブからのデータの読み出しを実行するコントローラと、を含み、
前記コントローラは、請求項1に記載の伸張回路を含み、
前記コントローラは、前記ホストからのリードコマンドに応じて前記記憶ドライブから転送された前記入力コードを前記伸張回路によって復号してリードデータを生成し、
前記リードデータを、前記インタフェースを介して前記ホストに返す、ストレージシステム。 - 請求項6に記載のストレージシステムであって、
前記伸張回路は、
前記ビット履歴に応じて現れるビット値の確率値を格納し、
格納されている前記確率値において、復号された前記Nビット列を構成する正解ビット値それぞれの確率値を選択して更新する、ストレージシステム。 - 請求項6に記載のストレージシステムであって、
前記Nビット列における第Kビットの候補ビット値の算出は、2^(K-1)のビット履歴それぞれの確率値による分割対象レンジに対する乗算を実行して二つの区画に分割し、前記入力コードにおける前記第Kビットのサブコードに対する2^(K-1)個の区画それぞれから候補ビット値を決定する、ストレージシステム。 - 請求項6に記載のストレージシステムであって、
前記伸張回路は、前記入力コード全体から復号するビット数が、予め設定された最大値よりも大きい場合、前記入力コードの一部からのビット列の復号を、複数サイクル実行する、ストレージシステム。 - 請求項9に記載のストレージシステムであって、
前記複数サイクルにおける第2サイクル以降のサイクルにおいて、前記第Kビットの候補ビット値それぞれを決定するための分割対象レンジは、直前のサイクルにおける前記第Kビットの正解ビット値に対する区画である、ストレージシステム。 - レンジ符号に基づき圧縮された入力コードの一部又は全部を伸張して、Nビット列を復号する方法であって、
前記Nは1より大きい整数、Kは1からNの各整数を表し、
前記方法は、
前記Nビット列のビットそれぞれの候補ビット値を並列に算出し、前記Nビット列における第Kビットの候補ビット値の算出は、ビット履歴それぞれの確率値による分割対象レンジに対する乗算を実行して二つの区画に分割し、前記入力コードにおける前記第Kビットのサブコードに対する区画それぞれから候補ビット値を決定し、
前記第Kビットの正解ビット値を、前記候補ビット値から、前記第Kビットより前の正解ビット履歴に基づき選択して、前記Nビット列を復号する、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
予め設定されている前記確率値において、復号された前記Nビット列を構成する正解ビット値それぞれの確率値を選択して更新する、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記Nビット列における第Kビットの候補ビット値の算出は、2^(K-1)のビット履歴それぞれの確率値による分割対象レンジに対する乗算を実行して二つの区画に分割し、前記入力コードにおける前記第Kビットのサブコードに対する2^(K-1)個の区画それぞれから候補ビット値を決定する、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記入力コード全体から復号するビット数が、予め設定された最大値よりも大きい場合、前記入力コードの一部からのビット列の復号を、複数サイクル実行する、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記複数サイクルにおける第2サイクル以降のサイクルにおいて、前記第Kビットの候補ビット値それぞれを決定するための分割対象レンジは、直前のサイクルにおける前記第Kビットの正解ビット値に対する区画である、方法。
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