字典压缩方法、字典解压缩方法与字典建构方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于压缩与解压缩方法，尤其关于字典压缩方法、字典解压缩方法与字典 建构方法。
【背景技术】
[0002] 数位资料压缩演算法有许多种，有些会导致资料部分失真，有些不会，Lempel-Ziv 即是一种常见的无失真压缩演算法，它有许多变形，主要特征在于利用字典及字典索引来 代替原资料，举例来说，所述演算法可扫描原资料，将资料中的独特且重复的内容（例如单 一符号或复数符号的组合）储存于一字典中，并用较精简的码字来代替所述独特内容，藉 此达成无失真的资料压缩。然而，多数字典压缩演算法（Dictionary-Based Compression Algorithm)仅涉及单一层级的字典，亦即均按同样的单位范围来进行字典压缩，鲜有复数 层级的字典压缩演算法，更未见三个层级或更多层级的字典压缩演算法。
[0003] 另外，为节省微控制单元（Micro Control Unit, MCU)(亦称为微控制器）的指令 集的储存空间以节省成本及/或加快指令集的传输效率，指令集的压缩已是常见的技术， 有些指令集压缩技术是将指令集压缩并存放于一非高速缓存（例如闪存或主要动态随机 存取存储器等），而在将指令集载入一高速缓存时再对压缩后的指令集进行解压缩，然而， 目前的指令集压缩技术（例如采用赫夫曼编码（Huffman Encoding)的压缩技术）多半具 有下列问题的至少其中之一：解压缩所需的时间不固定，或说无法事先预估，因此不易评估 运作效率；以及需从压缩后的指令集的起点或某个编码区块的起点开始解压缩，不能从任 意编码单元开始解压缩，因而降低解压缩效率。此外，目前的指令集压缩技术鲜少利用前 述的字典压缩演算法来对指令集进行压缩，此部分仍有待研究探讨。
[0004] 更多关于字典压缩演算法以及指令集压缩技术的内容可由下列文献得知： Charles Lefurgyj Peter Bird,I-Cheng Chen, Trevor Mudgej "Improving Code Density Using Compression Techniques"，Proceedings of Micro-30, Decemberl-3，1997 ; Yoshihisa Mano,Yutaka Sato, "A Data Compression Scheme which Achieves Good Compression for Practical Use"，IEEE， 1991〇
【发明内容】
[0005] 本发明的一目的在于提出字典压缩方法、字典解压缩方法与字典建构方法，以解 决先前技术问题。
[0006] 本发明提出一种字典压缩方法，其一实施例包含下列步骤：接收数位资料，所述数 位资料包含复数个资料区块，每所述资料区块包含复数个资料单元，每所述资料单元由复 数个位元组成；以及依据一多层级字典压缩演算法压缩所述数位资料，其中所述多层级字 典压缩演算法包含第一、第二与第三字典压缩规则，所述第一字典压缩规则以N个所述资 料区块为单位范围对所述数位资料中的第一内容进行压缩处理，所述第二字典压缩规则以 M个所述资料区块为单位范围对所述数位资料中的第二内容进行压缩处理，第三字典压缩 规则以L个所述资料区块为单位范围对所述数位资料中的第三内容进行压缩处理，所述第 一、第二与第三内容不同，所述N、M、L为正整数且不大于所述复数个资料区块的总数，且所 述N大于所述M，所述M大于所述L。
[0007] 本发明另提出一种字典压缩方法，用来压缩一微控制单元的指令集。所述方法的 一实施例包含：接收所述指令集，所述指令集包含复数个指令区块，每所述指令区块包含复 数个资料单元，每所述资料单元由复数个位元组成；以及依据复数个字典压缩规则压缩所 述指令集，其中所述复数个字典压缩规则包含第一与第二字典压缩规则，所述第一字典压 缩规则以N个指令区块为单位范围对所述指令集中的第一内容进行压缩处理，所述第二字 典压缩规则以M个指令区块为单位范围对所述指令集中的第二内容进行压缩处理，所述 第一与第二内容不同，所述N、M为正整数且不大于所述复数个指令区块的总数，且所述N大 于所述M。
[0008] 本发明进一步提出一种字典解压缩方法，用来通过解压缩产生一数位资料。所述 方法的一实施例包含：接收一第一偏移量；依据所述第一偏移量找到一第一编码单兀，其 中所述第一编码单元属于复数个编码单元，且所述些编码单元对应至少三个字典压缩规 贝IJ ;依据所述第一编码单元决定一字典起始位址；依据复数个参数决定一字典内容位址， 其中所述复数个参数包含所述第一编码单元与所述字典起始位址；以及依据所述字典内容 位址存取一存储器以得到所述第一编码单元所对应的一或复数个第一资料单元，其中所述 一或复数个第一资料单元属于数位资料。
[0009] 本发明进一步提出一种字典解压缩方法，用来通过解压缩产生一微控制单元的指 令集。所述方法的一实施例包含：接收一第一程序计数值；依据所述第一程序计数值找到 一第一编码单元，其中所述第一编码单元属于复数个编码单元，且这些编码单元对应复数 个字典压缩规则；依据复数个参数决定一字典内容位址，其中所述复数个参数包含所述第 一编码单元与所述字典起始位址；以及依据所述字典内容位址存取一存储器以得到所述第 一编码单元所对应的一或复数个第一资料单元，其中所述一或复数个第一资料单元属于一 微控制单元的指令集。
[0010] 本发明进一步提出一种字典建构方法，用于数位资料的压缩或解压缩。所述方法 的一实施例包含：依据复数个字典压缩规则分析所述数位资料的资料组成及/或压缩率， 藉此得到一分析结果，其中所述数位资料包含复数个资料区块，每所述资料区块包含复数 个资料单元，每所述资料单元由复数个位元组成；以及依据所述分析结果以及所述数位资 料建立至少三个字典，所述至少三个字典包含第一、第二与第三字典，分别对应第一、第二 与第三字典压缩规则，所述第一字典压缩规则用来以N个所述资料区块为单位范围对所述 数位资料中的第一内容进行压缩处理，所述第二字典压缩规则用来以M个所述资料区块为 单位范围对所述数位资料中的第二内容进行压缩处理，第三字典压缩规则用来以L个所述 资料区块为单位范围对所述数位资料中的第三内容进行压缩处理，所述第一、第二与第三 内容不同，所述N、M、L为正整数且不大于所述复数个资料区块的总数，且所述N大于所述 M，所述M大于所述L。
[0011] 本发明进一步提出一种字典建构方法，用于一微控制单元的指令集的压缩或解压 缩。所述方法的一实施例包含：依据复数个字典压缩规则分析一指令集的资料组成及/或 压缩率，藉此得到一分析结果，其中所述指令集包含复数个指令区块，每所述指令区块包含 复数个资料单元，每所述资料单元由复数个位元组成；以及依据所述分析结果以及所述指 令集建立复数个字典，所述复数个字典包含第一与第二字典，分别对应第一与第二字典压 缩规则，所述第一字典压缩规则用来以N个指令区块为单位范围对所述指令集中的第一内 容进行压缩处理，所述第二字典压缩规则用来以M个指令区块为单位范围对所述指令集中 的第二内容进行压缩处理，所述第一与第二内容不同，所述N、M为正整数且不大于所述复 数个指令区块的总数，且所述N大于所述M。
[0012] 有关本发明的特征、实作与功效，兹配合附图作优选实施例，详细说明如下。
【附图说明】
[0013] 图1是微控制单元的一架构的示意图；
[0014] 图2是微控制单元的另一架构的示意图；
[0015] 图3是本发明的字典压缩方法的一实施例的流程图；
[0016] 图4是储存本发明的压缩结果的记忆电路的一实施例的示意图；
[0017] 图5a是采用全范围字典压缩的结果示意图；
[0018] 图5b是采用局部范围字典压缩的结果示意图；
[0019] 图5c是采用全范围与局部范围字典压缩的结果示意图；
[0020] 图5d是采用多层级字典压缩的结果示意图；
[0021] 图6是本发明的字典压缩方法用于指令集压缩的一实施例的流程图；
[0022] 图7是本发明的字典解压缩方法的一实施例的流程图；
[0023] 图8是本发明的字典解压缩方法用于指令集解压缩的一实施例的流程图；
[0024] 图9是本发明的字典建构方法的一实施例的流程图；以及
[0025] 图10是本发明的字典建构方法用于指令集的一实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 以下说明内容的技术用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语 加以说明或定义，所述部分用语的解释应以本说明书的说明或定义为准。
[0027] 本发明包含字典压缩方法、字典解压缩方法与字典建构方法，这些方法可无失真 地压缩与解压缩数位资料（例如微控制单元（Micro Control Unit)的指令集），除能减少 资料储存所需的存储器以降低成本，并能从压缩资料的任意单元开始进行解压缩，故能让 实施者正确地估计解压缩所需的时间。本发明可应用于一储存电路（例如图4的记忆电路 400)或一终端产品（例如包含所述储存电路的电子产品），且在实施为可能的前提下，本技 术领域具有通常知识者能够依本说明书的公开选择等效元件来实现本发明。本发明的方法 可以是软件及/或固件形式，并可藉由通常的微控制单元架构（例如图1与图2的微控制 单元架构100、200,包含：存储器及其控制器110、210 ;系统汇流排120、220 ;指令储存高速 缓存130、230 ;资料储存高速缓存140、240 ;与微控制单元150、250)或其等效架构来执行， 换言之，本发明在不更动微控制单元或其等效单元的架构下即可实现。在实施为可能的前 提下，本技术领域人士可依本发明的公开内容及自身