一种避免占用大量内存空间的系统及方法与流程

本发明属于用电信息采集，具体涉及一种避免占用大量内存空间的系统及方法。

背景技术：

1、用电信息采集系统分布广且用电信息数据类型多样、数据量大、自动产生和挖掘价值大，电力公司可获得大量的低压配电网数据。目前这些海量的用电数据如何快速简单的处理是一个难题。用电信息采集数据现有的应用主要用来研究异常用电和提高计算机存储速度以及处理效率。如何利用这些数据来监测低压配电网的电能质量、提高低压配电网的运行与控制水平是非常有意义的。

2、电能质量监测装置安装在用电客户端，上传客户端的电能质量信息；监测终端为可以联网的设备，用来读取不同地点客户的电能质量信息；云平台为上述两者建立传输通道，并对信息进行存储。

3、用电信息在传输的过程中安全性也是需要考虑的重要指标，这里采用安全性较高的椭圆曲线加密方法。该方法中一个重要的运算——标量乘是决定算法快慢和占用运行空间的关键，在该计算中需要将标量k做非相邻表示型的处理，处理结果通常都是采用一位一存储的方式，且结果中有大约2/3的值为零值，试想将这么多的零值一位一个单元的存储会造成存储空间的极大浪费，这在内存有限的设备上是不允许的。非相邻标表示型有多种表示方式，通常窗口宽度为w>＝2，而在实际应用中采用w>2的情况较多，因此找到一种避免占用大量内存空间的系统及方法非常重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为解决背景技术中存在的问题，提供一种避免占用大量内存空间的系统及方法。本发明适用于电网数据传输或者电网手持设备等需要高安全性和内存空间受限的应用场景。

2、实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种避免占用大量内存空间的系统，包括多功能移位寄存器、比较器、存储器、窗口提取器、计数器、两个选择器及两个加法器，两个选择器分别是选择器一和选择器二，两个加法器分别是加法器一和加法器二；

4、选择器一分别与多功能移位寄存器、加法器二和比较器连接，多功能移位寄存器分别与加法器二、窗口提取器、计数器前的与门、存储器和比较器连接，窗口提取器分别与加法器一、选择器二和比较器连接，比较器与选择器一、选择器二连接，选择器二与存储器连接，加法器一分别与加法器二和选择器二连接，加法器二与选择器一连接，计数器与存储器连接。

5、进一步的是，多功能移位寄存器，用于加载原始或更新的运算数据和将内部数据右移1位或窗口宽度w位；

6、比较器，用于比较窗口提取器提取出的单个非零naf值和预设值的大小；

7、窗口提取器，用于提取多功能移位寄存器中数据的窗口宽度w信息，多功能移位寄存器的数据输出作为窗口提取器的输入，且窗口提取器的输出连接选择器二的输入和比较器；

8、计数器，用于记录第几个非零naf值，其时钟输入是多功能移位寄存器运算数据的最低位和其计算使能信号相与的结果，输出的计数值直接存储于存储器，用于存储单元的索引变量；

9、选择器二，用于选择窗口提取器提取出的非零naf值或修正后的非零naf值，选择器二的输出连接存储器；

10、选择器一，用于选择送入多功能移位寄存器的运算数据是更新后的还是原始的，选择控制信号都来自比较器，选择器一输出连接多功能移位寄存器；

11、加法器一，用于修正窗口提取器提取的数值，加法器一的输出分别连接选择器二和加法器二；

12、加法器二，用于更新要送入多功能移位寄存器的运算数据，加法器二的输入分别来自多功能移位寄存器和加法器一，加法器二的输出连接选择器一；

13、存储器，用于存放所有非零naf值及其在naf中的位置，写使能来自多功能移位寄存器的运算数据的最低位；写数据来自选择器二和计数器；写地址来自计数器。

14、一种避免占用大量内存空间的方法，基于一种避免占用大量内存空间的系统实现的，所述方法包括以下步骤：

15、步骤一：初始化所述系统各器件，将运算数据k经选择器一选择信号后加载到多功能移位寄存器，k为正整数；将预设值分别输入到比较器、加法器一和窗口提取器；

16、步骤二：判断多功能移位寄存器运算使能是否有效，若是，则执行步骤三；若否，则系统结束运行；

17、步骤三：判断多功能移位寄存器中的运算数据k的最低位是否为1，若是，则执行步骤四二；若否，则执行步骤四一；

18、步骤四一：当运算数据非零，且运算数据最低位为0时，表明运算数据是偶数，会产生一个值为零的naf值，则多功能移位寄存器将该运算数据右移1位后继续通过步骤二判断运算使能是否有效，若是，则执行步骤三，进入下一个naf值的计算；若否，则系统结束运行；运算数据右移1位的同时，多功能移位寄存器内部计数器单元加1，该计数器单元记录当前操作的naf值在无压缩存储naf序列中的位置；

19、步骤四二：当运算数据非零，且运算数据最低位为1时，窗口提取器从多功能移位寄存器的运算数据中提取窗口宽度w位数值作为非零naf值；

20、步骤五：比较器比较该非零naf值与预设值的大小，若非零naf值大于预设值，则执行步骤六；若非零naf值小于预设值，则执行步骤八；

21、步骤六：选择器二选择加法器一修正过的非零naf值送入存储器；

22、步骤七：选择器一选择加法器二更新的运算数据加载到多功能移位寄存器；

23、步骤八：存储器的计数器数值索引单元高16位存放多功能移位寄存器的内部计数值，低16位存储选择器二输出的确定naf值；

24、步骤九：多功能移位寄存器在得到更新后的运算数据后将运算数据右移窗口宽度w位，多功能移位寄存器的计数器单元加w，再接着执行步骤二，判断多功能移位寄存器运算使能是否有效，若是，则执行步骤三；若否，则系统结束运行。

25、进一步的是，步骤二中，运算数据k进入多功能移位寄存器后，多功能移位寄存器会输出1位运算使能信号和1位运算数据最低位，若运算数据k为非零值，运算使能有效，使能信号为高电平，则系统继续运行，执行步骤三；若运算数据k为零，运算使能无效，使能信号为低电平，则系统结束运行。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明的方法是基于本发明的系统以及一种窗口宽度w>2的非相邻表示型算法实现的。本发明的系统包括多功能移位寄存器、比较器、窗口提取器、选择器、加法器、计数器和存储器等器件的连接及信号的传送，利用本发明的系统和方法将得到的结果的非零值及其在非相邻表示中的位置存储在一个存储器的一个单元中，解决了加密运算过程中部分运算占用空间大的问题，同时做标量乘时读取非相邻表示型值时也能减少访存次数。

28、2、本发明在减少移位操作次数的同时，对于窗口宽度为w时，其存储空间平均只需要(k的二进制长度+1)/(w+1)个单元，在计算naf和使用naf计算标量乘的过程中，都需要访问内存(k的二进制长度+1)/(w+1)次；w越大，需要的存储单元个数越少，访问内存的次数也越少。