KR0178201B1

KR0178201B1 - 가변 길이 복호화 장치

Info

Publication number: KR0178201B1
Application number: KR1019950028088A
Authority: KR
Inventors: 손영석
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1999-05-01
Also published as: KR970014351A; US5901177A; JPH09130265A

Abstract

본 발명은 가변 길이 부호화된 데이터를 복호화하는 가변 길이 복호화 장치에 관한 것으로, 데이터 비트 스트림을 저장하는 입력 버퍼 메모리, 상기 입력 버퍼 메모리로부터 고정 길이의 데이터 세그먼트를 수신하여 최대 코드 워드 길이와 동일한 회전 디코딩 윈도우를 순차적으로 시프트시키면서 회전 디코딩 윈도우내의 데이터 세그먼트를 출력하는 배럴 시프터, 상기 회전 디코딩 윈도우내의 데이터 세그먼트에 포함된 가변 길이 코드 워드에 상응하는 고정 길이 코드 워드와 상기 가변 길이 코드 워드의 길이를 출력하는 룩업 테이블 메모리를 구비한 가변 길이 복호화 장치에 있어서; 상기 가변 길이 코드 워드의 길이가 입력될 때마다 이를 순차적으로 누산하되, 누산된 결과치가 회전 디코딩 윈도우의 최대 시프트 수를 초과하면 상기 입력 버퍼 메모리를 제어하여 고정 길이의 데이터 세그먼트가 출력되도록 하는 누산기(108), 상기 누산기(108)의 누산 결과치에 따라 상기 배럴 시프터의 회전 디코딩 윈도우가 상기 가변 길이 코드 워드의 길이 만큼씩 순차적으로 시프트되도록 하는 래치부(110)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

가변 길이 복호화 장치

제1도는 종래 기술의 가변 길이 복호화 장치를 나타낸 상세 구성도.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 입력 버퍼 메모리 101,102,105,110 : 래치부

103,104 : 배럴 시프터 108 : 누산기

본 발명은 가변 길이 부호화된 데이터를 복호화하는 가변 길이 복호화 장치에 관한 것으로, 특히 복호화 속도를 향상시킨 가변 길이 복호화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가변 길이 부호화는 데이터의 손실없이 데이터를 압축하는데 종종 사용되는 기법이다. 이러한 기법은 고정된 길이를 갖는 데이터를 가변 길이의 데이터로 변환하는 것으로 데이터의 통계적 발생에 기초한다. 자주 발생하는 데이터는 짧은 길이의 코드 워드(codeword)로 나타내고 발생 빈도가 작은 데이터는 긴 코드워드로 나타낸다.

가능성 있는 모든 코드 워드의 라이브러리(library)에 가변길이 코드 워드를 적절히 할당함으로서 가변 길이 코드 워드의 평균 길이는 원래의 데이터 길이보다 짧게 되고, 결과적으로 데이터 압축과 같은 효과를 얻을수 있다.

이것과 관련하여 호프만 코드(Huffman)는 알려진 데이터 통계에 따른 최소 여분 가변 길이 코드를 구성하는데 적용되는 일반적인 절차이다. 이러한 인코딩 절차는 코드 테이블에서 소스심볼(source symbol)을 찾아서 여기에 해당하는 비트열을 생성함으로써 이루어진다.

이에 반해 가변 길이 복호화은 매우 어렵다. 즉, 가변 길이 부호화된 비트열은 순차적이므로 하나의 코드 워드가 복호화된 다음에야 다음 코드 워드를 복호화할 수 있으므로 파이프 라인이나 병렬 처리가 곤란하다. 또한 가변 길이 부호화된 비트열은 각 코드 워드의 길이가 다르므로 비트열의 입력 속도를 일정하게 하면 출력 심볼의 출력 속도가 가변적이 되고, 출력 속도를 일정하게 하면 비트열의 입력 속도가 가변적이 된다. 따라서 처리 속도의 차이에 따른 버퍼 제어나 스톨(stall) 처리가 필요하다.

한편 가변 길이 코드 워드의 스트림을 디코딩하기 위한 여러 가지 장치가 제안되고 있다. 현재까지 제안된 가변 길이 복호화 장치의 구조는 크게 순차적 복호화와 병렬 복호화로 나눌수 있는데, 특히 순차적 복호화는 비트열을 앞에서 부터 차례로 복호화하는 방법으로서, 정속 입력 구조, 정속 출력 구조, 가변 입/출력 구조로 나눌수 있다.

제1도는 종래 기술의 가변 길이 복호화 장치를 예시한 도면으로, 정속 출력 구조의 가변 길이 복호화 장치를 나타낸 것이다.

제1도와 같은 정속 출력 구조의 가변 길이 복호화 장치는 Bell Core의 M.T Sun이 제안한 구조로 입력 비트열을 최대 코드 워드 길이 만큼 잘라서 ROM/PLA(Read Only Memory/Programmable Logic Array) 테이블에 입력하여 코드 워드를 찾은후, 찾은 코드 워드의 길이 만큼 배럴 시프터(barrel shifter)로 시프트 시킨후 다음 코드 워드를 찾는 방식이다(Bell Core, U.S.A. Patent no. 5173695, 5245338). 한 싸이클에 하나의 코드 워드가 복호화되므로 정속 출력 가변 길이 복호화 장치라 하는데, 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도에 도시된 바와 같이 종래 기술의 가변 길이 복호화 장치는 캐스 캐이드(cascade) 구조로 이루어진 두개의 래치부(101,102)를 포함한다. 또한 각 래치부(101,102)는 고정 길이 데이터 세크먼트(segment)로 디코딩되기 위한 비트 스트림을 저장하는 입력 버퍼 메모리(100)로 부터 라인(L1)을 통하여 제공된 연속적인 데이터를 저장하기 위한 것으로, 각각 최대 코드 워드의 길이에 상응하는 비트 용량, 예를 들어 16비트의 용량을 갖는다.

한편 배럴 시프터(103)는 각 래치부(101,102)의 출력과 입력 버퍼 메모리(100)의 출력을 라인(L1,L2,L3)을 통하여 수신하여 최대 코드 워드 길이와 동일한 16비트 회전 디코딩 윈도우(sliding decoding window) 출력을 라인(L4)상에 제공하고, 누산기(108)는 디코딩되는 가변 길이 코드 워드의 길이를 순차적으로 누산하되, 최대 코드 워드 길이의 2배 단위로 누산을 수행하며 각각의 누산 결과를 라인(L5)을 통하여 래치부(109)에 출력하는 한편, 배럴 시프터(103)의 윈도우 시프트 제어 신호를 각각 제공한다. 배럴 시프터(104)는 라인(L6)을 통하여 최대 코드 워드 길이와 동일한 16비트 회전 디코딩 윈도우를 제공하되, 배럴 시프터(103)로 부터 라인(L4)을 통하여 제공되는 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력과 라인(L7)상의 이전 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력을 입력으로 한다.

또한 래치부(105)는 배럴 시프터(104)로 부터 제공되는 라인(L6)상의 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력 데이터를 저장한 후 라인(L7)을 통하여 출력한다.

룩업 테이블(look-up table) 메모리(106)는 라인(L7)상의 회전 디코딩 윈도우 출력에 포함된 가변 길이 코드 워드에 상응하는 고정 길이 워드를 라인(L8)을 통하여 출력하고, 가변 길이 코드 워드의 길이를 라인(L9)을 통하여 출력한다. 라인(L9)상의 가변 길이 코드 워드의 길이는 배럴 시프터(104)의 윈도우 시프트 제어 신호로 제공되는 한편, 래치부(107)에 입력된다.

따라서 배럴 시프터(104)는 라인(L7)상의 이전 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력과 라인(L4)상의 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력을 수신한후 라인(L9)상의 가변 길이 코드 워드의 길이에 상응하게 디코딩 윈도우를 시프트시켜 다음번에 디코딩 되기 위한 코드 워드의 첫번째 비트의 시작점으로 이동시킨다.

또한 코드 워드가 각 클럭 싸이클(CLK) 동안 디코딩됨에 따라 코드 워드의 길이는 누산기(108)에 의해 누산되고, 배럴 시프트(103)의 디코딩 윈도우는 배럴 시프트(104)에 제공하기 위한 코드 워드의 첫번째 비트의 시작점으로 시프트된다. 만약 누산기(108)에 의해 누산된 코드 워드의 길이가 최대 코드 워드의 길이의 두배, 예를 들어 32를 초과하면 래치부(109)는 라인(L10)을 통하여 입력 버퍼 메모리(100)에 데이터 리드(data read) 신호를 제공하고, 데이터 리드 신호에 의해, 래치부(102)에 저장된 데이터는 래치부(101)에 저장되고, 라인(L1)상의 데이터는 래치부(102)에 저장되며, 입력 버퍼 메모리(100)는 라인(L1)을 통하여 다음번의 고정된 데이터 세그먼트를 출력한다.

이때 배럴 시프터(104)의 16비트 회전 디코딩 윈도우의 최대 시프트 수는 16이므로, 라인(L9)상의 가변 길이 코드 워드의 길이는 5비트이다. 또한 배럴 시프터(103)의 16비트 회전 디코딩 윈도우의 최대 시프트 수는 32이다. 따라서 누산기(108)의 출력을 6비트로 표현하여 하위 5비트는 배럴 시프터(103)의 윈도우 시프트 제어 신호로 사용하고, 최상위 1비트는 입력 버퍼 메모리(100)의 데이터 리드 신호로 사용한다.

상기와 같은 종래의 가변 길이 복호화 장치에 있어서, 배럴 시프터(103,104)를 제어하기 위한 크리티컬 패스(critical path)상의 동작 지연으로 인하여 전체적으로 가변 길이 복호화 속도가 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 크리티컬 패스를 줄여 가변 길이 복호화 속도를 향상시킨 가변 길이 복호화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 데이터 비트 스트림을 저장하는 입력 버퍼 메모리, 상기 입력 버퍼 메모리로 부터 고정 길이의 데이터 세그먼트를 수신하여 최대 코드 워드 길이와 동일한 회전 디코딩 윈도우를 순차적으로 시프트시키면서 회전 디코딩 윈도우내의 데이터 세그먼트를 출력하는 배럴 시프터, 상기 회전 디코딩 윈도우내의 데이터 세그먼트에 포함된 가변 길이 코드 워드에 상응하는 고정 길이 코드 워드와 상기 가변 길이 코드 워드의 길이를 출력하는 룩업 테이블 메모리를 구비한 가변 길이 복호화 장치에 있어서; 상기 가변 길이 코드 워드의 길이가 입력될 때마다 이를 순차적으로 누산하되, 누산된 결과치가 회전 디코딩 윈도우의 최대 시프트 수를 초과하면 상기 입력 버퍼 메모리를 제어하여 고정 길이의 데이터 세그먼트가 출력되도록 하는 누산기, 상기 누산기의 누산 결과치에 따라 상기 배럴 시프터의 회전 디코딩 윈도우가 상기 가변 길이 코드 워드의 길이 만큼씩 순차적으로 시프트되도록 하는 래치부를 더 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 목적과 기타 다른 목적 및 그 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 제공된 바람직한 실시예를 설명하면 더욱 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 가변 길이 복호화 장치에 대한 바람직한 실시예를 나타낸 상세 구성도로서, 본 발명의 바람직한 실시예는 제1도에 도시된 종래 기술의 가변 길이 복호화 장치와 실질적으로 거의 유사하다 할수 있으나, 가장 특징적인 다른점은 크리티컬 패스상의 구성 부재를 일부 변경하여 구성을 간소화한 점이다.

제2도를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기한 종래 기술의 가변 길이 복호화 장치를 도시한 제1도와 실질적으로 동일 기능을 수행하는 동일 구성 부재들에 대해서는 이해를 쉽게 하기 위하여 동일 참조 번호로서 도시하였다. 따라서 하기에서는 기타 다른 구성 부재들의 기능에 대해서는 이미 앞에서 상세히 설명하였으므로 본 발명의 바람직한 실시예에서 새로이 부가되는 구성 부재들의 동작을 중심으로 설명하고자 한다.

제2도에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에서는 룩업 테이블 메모리(106)에서 라인(L7)상의 회전 디코딩 윈도우 출력에 포함된 가변 길이 코드 워드의 길이를 나타내는 5비트를 라인(L9)을 통하여 출력할 경우, 라인(L)상의 5비트 가변 길이 코드 워드의 길이가 배럴 시프터(104)의 윈도우 시프트 제어 신호로 제공되는 것은 종래와 동일하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 라인(L9)상의 5비트 가변 길이 코드 워드의 길이가 중간에 래치되는 과정없이 누산기(108)에 바로 입력되도록 하는 점이 종래와 다른점이다.

또한 누산기(108)에서는 바로 이전 상태까지 시프트된 배럴 시프터(103)의 디코딩 윈도우의 시프트수에 라인(L9)상의 가변 길이 코드 워드의 길이를 누적하여 그 결과를 라인(L11)을 통하여 6비트로 출력하되, 하위 5비트는 배럴 시프터(103)의 윈도우 시프트 제어 신호로 사용하고, 최상위 1비트를 래치 과정없이 입력 버퍼 메모리(100)의 데이터 리드 신호로 사용되도록 한다.

이때 라인(L11)상의 배럴 시프터(103)의 윈도우 시프트 제어 신호인 5비트는 새로이 부가되는 래치부(110)에 의해 래치된후 라인(L12)을 통하여 배럴 시프터(103)에 입력되는 한편, 피드백(feedback)되어 누산기(108)에 다시 입력된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 설명은 다음과 같다.

먼저, 룩업 테이블 메모리(106)에서 라인(L7)상의 회전 디코딩 윈도우 출력에 포함된 가변 길이 코드 워드의 길이를 나타내는 5비트를 라인(L9)을 통하여 출력할 경우, 라인(L9)상의 5비트 가변 길이 코드 워드의 길이가 배럴 시프터(104)의 윈도우 시프트 제어 신호로 제공된다. 따라서 배럴 시프터(104)는 라인(L7)상의 이전 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력과 라인(L4)상의 16비트 회전 디코딩 윈도우 출력을 수신한 후 라인(L9)상의 5비트 가변 길이 코드 워드의 길이에 상응하게 디코딩 윈도우를 시프트시켜 다음번에 디코딩 되기 위한 코드 워드의 첫번째 비트의 시작점으로 이동시킨다.

한편, 라인(L9)상의 5비트 가변 길이 코드 워드의 길이는 중간에 래치되는 과정없이 누산기(108)에 바로 입력되고, 누산기(108)에서는 라인(L12)을 통하여 입력되는 바로 이전 상태까지 시프트된 배럴 시프터(103)의 디코딩 윈도우의 시프트수에 라인(L9)상의 가변 길이 코드 워드의 길이를 누적하여 그 결과를 라인(L11)을 통하여 래치부(110)와 입력 버퍼 메모리(100)에 각각 출력하는데, 래치부(110)에는 6비트중 하위 5비트의 윈도우 시프트 제어 신호가 저장되고, 6비트중 최상위 1비트는 입력 버퍼 메모리(100)에 입력되어 데이터 리드 신호로서 작용한다.

한편 래치부(110)에 래치된 5비트의 윈도우 시프트 제어 신호는 배럴 시프터(103)에 입력되어 배럴 시프트(103)의 디코딩 윈도우가 배럴 시프트(104)에 제공하기 위한 코드 워드의 첫번째 비트의 시작점으로 시프트되도록 하고, 다시 피드백되어 누산기(108)에 입력되도록 한다.

상기와 같이 동작에 의해 누산기(108)의 누산값은 계속 증가하게 되고, 누산기(108)에 의해 누산된 코드 워드의 길이가 최대 코드 워드의 길이의 두배, 예를 들어 32를 초과하면 누산기(108)의 6비트 출력은 '100000'이 된다.

따라서 누산기(108)의 6비트 출력중 최상위 1비트인 '1'이 입력 버퍼 메모리(100)에 제공되고, 입력 버퍼 메모리(100)는 '1'의 데이터 리드 신호가 입력되면 라인(L1)을 통해 다음번의 고정된 데이터 세크먼트를 출력하며, 라인(L1)상의 데이터는 래치부(102)에 저장되며 래치부(102)에 저장된 데이터는 래치부(101)에 저장된다.

이때 데이터 리드 신호는 누산기(108)에서 출력된 후 래치됨이 없이 바로 입력 버퍼 메모리(100)에 입력되므로, 입력 버퍼 메모리(100)에서 라인(L1)을 통하여 출력되는 고정된 데이터 세그먼트의 출력 속도가 그만큼 빨라지게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 크리티컬 패스를 줄여 가변 길이 복호화 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 바람직한 실시예에만 국한되는 것이 아니며, 상술한 바람직한 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 범주는 상술한 도면 및 명세서에 의해 정의되는 바와 같이 특허 청구의 범위에 의해 해석되어야 한다.

Claims

데이터 비트 스트림을 저장하는 입력 버퍼 메모리, 상기 입력 버퍼 메모리로부터 고정 길이의 데이터 세그먼트를 수신하여 최대 코드 워드 길이와 동일한 회전 디코딩 윈도우를 순차적으로 시프트시키면서 회전 디코딩 윈도우내의 데이터 세그먼트를 출력하는 배럴 시프터, 상기 회전 디코딩 윈도우내의 데이터 세그먼트에 포함된 가변 길이 코드 워드에 상응하는 고정 길이 코드 워드와 상기 가변 길이 코드 워드의 길이를 출력하는 룩업 테이블 메모리를 구비한 가변 길이 복호화 장치에 있어서, 상기 가변 길이 코드 워드의 길이가 입력될 때 마다 이를 순차적으로 누산하되, 누산된 결과치가 회전 디코딩 윈도우의 최대 시프트 수를 초과하면 상기 입력 버퍼 메모리를 제어하여 고정 길이의 데이터 세그먼트가 출력되도록 하는 누산기(108), 상기 누산기(108)의 누산 결과치에 따라 상기 배럴 시프터의 회전 디코딩 윈도우가 상기 가변 길이 코드 워드의 길이 만큼씩 순차적으로 시프트되도록 하는 래치부(110)를 더 구비한 가변 길이 복호화 장치.
제1항에 있어서, 상기 누산기(108)의 누산된 결과치를 나타내는 비트들중, 최상위 비트가 상기 입력 버퍼 메모리의 제어 신호로 작용하는 가변 길이 복호화 장치.