专利名称：独特和有效的使用压缩数据的数据结构的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信设备内的数据压缩，具体涉及使用有效的数据压缩的数据结构的数据压缩技术。
数据存储和通信系统典型地处理包含大量冗余的数据。许多技术已被用来降低数据需要的存储量和需要发送的基本数据量。以提供初始数据以2∶1或更好的比率降低数据文件的大小对于压缩是常见的。
总的来说，一定类型规定的方法比一般算法对于特定的文件类型可能是更有效的。但是，一些类型规定的方法与一般的压缩方法相比较要求显著的计算额外开销。一些已知的压缩技术对有关被处理的数据或数据文件的类型进行隐函的假定。例如，在视频显示中，可能是假定仅视频显示的小部分将在改变，而且在保持未改变部分的同时，仅需要跟踪这些变化。
压缩和解压缩的速度是重要的，如果计算的额外开销降低通信速度足以导致降级系统性能，则这种压缩技术不可能被接受。例如，行程编码利用相同字符，例如空号或零的重复字符串。因此，行程编码使用“换码”字符，重复字符和被重复的字符编码重复的字符串。很清楚，在不重复字符的地方，行程编码是无效的。
越来越多的用户实现数据存储和数据通信，需要更有效的数据存储和更快的数据通信。
图1示出根据本发明方法的诸多步骤的一个实施例的流程图。
图2示出表示根据本发明方法的诸多步骤的另一个实施例的流程图。
图3示出根据本发明基于端接节点的新颖的方案的替代实施的图。
图4示出根据本发明在用于处理输入字符和有效地使用及维持链接表数据结构的处理器中的字符串搜索设备的方框图。
图5示出根据本发明在数据通信系统的一个实施例的方框图，该数据通信系统包括多个数据通信设备，每个设备在处理器中有一个字符串搜索设备，用于处理输入字符和有效地使用及维持链接表数据结构。
本发明提供利用链接表数据结构，用于编码和解码用户数据的具有独特和有效的方案的方法和设备，因此改进了数据通信的效率和速度。本发明的方法和设备最小限度使用用于计算的处理器，使通过延迟量最小并使数据通信系统的通过量性能最大。
V.42bis是用于压缩数据的字符串压缩算法，使用链接表数据结构建立和维持用户数据的字符串。通过提供一个独特的附加单元，本发明提供比仅使用典型的V.42bis链接表数据结构更有效的数据压缩。该独特的附加单元定义为“端接节点”。该端接节点根据随机存取存储器(RAM)的要求加上可忽略的额外开销到现存的数据结构上。本发明还简化了链接表维持并允许重复使用数据压缩逻辑，因此消除例外的处理。上述的简化和重复使用降低了用V.42bis实现的只读存储器(ROM)的要求。此外，本发明考虑到一种用于检测编码器和解码器之间失步的熟练方法。
在V.42bis中典型的工作是搜索链接表、加节点到链接表，寻找链接表内叶片(leaf)节点，和从链接表中检测叶片节点本发明改进了这些工作的每一工作的效率。
搜索工作提供顺序地搜索链接表，检查链接表中每个节点的字符字段与输入字符匹配。搜索工作利用重复逻辑检查用于匹配的节点和在不匹配的情况下，顺序地移动到下一个节点，以便连接搜索。典型地，搜索工作检查可能的匹配状况以及指示链接表结束的状况。假定终端节点允许可能的匹配状况检查在终止搜索逻辑中是足够了。因为链接表是字典顺序表，一旦发现一个节点在字符字段内包含的字符大于或等于输入字符，原搜索工作能被终止。终端节点被初始化在字符字段内包含一个字符，字符字段大于所有可能的输入字符，这里一个字符等于8比特。同样地，利用本发明终端节点总是驻留在字典的链接表的末尾。终端节点的这个位置保证在发现链接表的节点大于或等于输入字符而不离开链接表的末尾之后，搜索工作将终止。链接表检查末尾的删除简化该逻辑并减少每个输入字符的处理时间。
当从上述的搜索工作产生不匹配的情况时，典型地，输入字符用于建立一个新的节点，它被加到被搜索的链接表。新的节点以正确的字典顺序加到该链接表。典型地，可出现三种相加的情况。新的节点可能需要作为该表的第一个节点加在表的第一个和最后一个节点之间，或作为该表的最后一个节点。这些相加情况的每一种情况要求用于修改适当的链路的唯一的逻辑加上新的节点。使用终端节点删除三种相加情况之一，具体地，相加最后节点情况。因为终端节点总是在任何链接表的最后的节点，不再需要相加最后节点。最后节点相加的删除简化该逻辑/降低只读存储器(ROM)的要求并减少了每个输入字符的处理时间。
在V.42bis的限制内，无论何时，一个新节点被加上，另一个节点必须被删除。通过寻找下一个顺序的叶片节点选择删除的节点。叶片节点是不具有子链接表的节点。寻找叶片节点工作是自然重复的，检查连续的节点，直到找到叶片节点。典型地，这个逻辑具有必须检查的两种情况。该逻辑必须检查该节点是否是一个叶片节点，而且还必须检查，看一看是否已经达到数据结构的末尾。在本发明中，由于使用终端节点，能够消除后者检查，因为终端节点存在作为整个数据结构中的最后节点。而且，终端节点其本身是一个叶片节点。这就保证寻找叶片节点的工作将总是寻找一个叶片节点，删除重复逻辑内的数据结构末尾的任何附加检查。对最后节点的检查的删除简化该逻辑/降低ROM的要求并减少每个输入字符的处理时间。
在选择到叶片节点之后，该叶片节点必须从其链路表中删除。被删除的节点可能是该表中的节一个节点，在表的第一和最后一个节点之间的节点，或者在该表中的最右边节点。这些删除的每种情况要求唯一的逻辑，用于修改适当的链路以删除节点。终端节点删除三种情况的其中一种情况，特别地，最后节点的情况的删除不再需要，因为端接节点总是在任何链接表中的最后节点。这种情况的删除简化逻辑/降低ROM的要求并减少每个输入字符的处理时间。
终端节点还可能用于从终端节点本身开始强制直接的不匹配状态，在V.42bis的范围内，由于某些原因这是希望的。通过从终端节点开始搜索，保证直接的不匹配状态，因为终端节点是叶片节点。通过保证给定输入字符的不匹配状态，需要独特的，额外的逻辑来保证消除不匹配状态，因此，通过保证不匹配状态，端接节点的使用简化该逻辑和降低每个输入字符的处理时间。
此外，端接节点可用作检测编码器和解码器之间失步的熟练方法。典型地，解码器将接收来自编码器的码字，该码字代表在解码器的链接表数据结构内的字符的字符串。为了检测编码器和解码器之间的失步，该解码器可监视一些误码状态。这些状态之一可能是接收代表未链接节点的码字。通过所有未链接节点链接到终端节点，解码器能够直接地检测这种误码状态并响应于失步采取适当的动作。
图1以标号100示出根据本发明的方法步骤的一个实施例的流程图。该方法提供在数据压缩系统中的字符串搜索，以便有效地使用和维持用于输入字符的链接表数据。该方法包括步骤A)插入一个终端节点，其中该端接节点被链接到每个根节点(步骤102)；和B)至少下述的1—4之一利用端接节点(步骤104)；1)确定子表中的可能匹配(步骤106)；2)在端接节点之前加一个新的节点(步骤108)；3)确定下一叶片节点和下一个叶片节点是端接节点的地方，重新循环到数据结构的开始(步骤110)；和4)其中下一个叶片节点是非终端节点，删除在端接节点之前的该叶片接点。
图2标号200是表示根据本发明方法的步骤另一个实施例的流程图。字符串搜索方法有效地使用和维持用于数据压缩结构中的输入字符的链接表数据结构，和包括以下步骤A)插入终端节点在存储单元中，其中端接节点被链接到存储单元的每个根节点(步骤202)；B)利用基于端接节点的新颖方案，用于简化处理器中的字符串搜索处理，其中处理被减至最小和通过量的性能达到最大(步骤204)。
如图3标号300所示，基于端接节点的新颖方案能被选择，至少包括下述之一利用端接节点，用于确定在子表中的可能匹配(302)；利用端接节点，用于在端接节点之前加一个新节点(304)；确定下一个叶片节点和一个叶片节点是端接节点的地方，重新循环到数据结构的开始(306)；其中下一个叶片节点是一个非端接节点，删除在端接节点之前该叶片节点(308)；利用该端接节点强制直接的非匹配状态(310)；和在数据压缩系统中，利用端接节点来检测数据压缩系统的编码器和解码器之间的失步(312)。
图4以标号400示出根据本发明在处理器(402)中的字符串搜索设备的方框图。用于处理输入字符和有效地使用及维持链接表数据结构。该字符串搜索设备(410)包括A)一个端接节点插入器(404)，用于确定存储单元(408)中的端接节点，其中终端节点初始地被链接到存储单元(408)的每个根节点，便于字符串搜索，和B)一个终端接点链接器(406)，可操作地连接到端接节点插入器(404)和存储单元(408)，用于链接端接节点到字符串搜索数据结构，以简化处理器中的字符串搜索处理，其中处理减至最小而通过量性能为最大。
具有字符串搜索单元(410)的处理器典型地包括一个字符串搜索单元(41)，可操作地连接到端接节点链接器(406)和终端节点插入器(404)，用于至少下述之一利用端接节点确定子表中的可能匹配；利用端接节点在端接节点的前面加一个新的节点；确定下一个叶片节点和下一个叶片节点是一个端接节点的地方，重新循环到数据结构的开始；其中下一个叶片节点是非端接节点，删除在端接节点前面的叶片节点；利用端接节点强制直接的非匹配状态；和在数据压缩系统中，利用端接节点检测数据压缩系统的编码和解码器之间的失步。
图5以标号500示出数据通信系统的一个实施例的方框图，包括多个数据通信设备(502，504…)，其每一个具有在处理器(510，512…)之内的字符串搜索装置(506，508…)，用于根据本发明处理输入字符和有效地使用及维持链接表数据结构。字符串搜索装置(506，508，…)包括一个端接节点插入器(514，516…)，用于确定在存储单元(518，520，…)内的端接节点，其中该端接节点被配置在字符串搜索数据结构的末尾，提供一个叶片节点作为数据结构中最后的节点，以便于字符串搜索，和一个端接节点链接器(522，524，…)，可操作地连接到端接节点插入器(514、516，…)，用于链接端节点到字符串搜索数据结构，以简化处理器内字符串搜索过程，其中处理减至最小而通过量性能达到最大。每个DCE(502，504，…)也有一个发射机(526，528，…)，用于发送输入的字符到另一个DCE。字符串搜索装置正如上面所描述的一样。
虽然上面描述了示例性的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的情况下可进行许多改变和修改，这是显而易见的。因此，预期所有这些改变和修改都包括在如所附权利要求书规定的本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种用以在数据压缩系统中有效的字符串搜索方法，有效地使用和维持用于输入字符的链接表数据结构，其特征在于，包括以下步骤(1A)插入一个端接节点，其中该端接节点被初始地链接到每个根节点，(1B)该端接节点用于至少下述情况之一(B1)确定子表中的可能的匹配，(B2)在终端节点的前面加一个新节点，(B3)确定下一个叶片节点和下一个片节点是该端接节点的地方，重新循环到数据结构的开始，和(B4)其中下一个叶片节点是非端接节点，删除在端接节点前面的叶片节点。
2.一种用以在数据压缩系统中的字符串搜索方法，用于有效地使用和维持输入字符的链接表数据结构，其特征在于，包括以下步骤2A)插入一个端接节点于存储单元内，其中该端接点被初始地链接到存储单元每个根节点，2B)基于端接节点的新颖方案用于简化在处理器中的字符串搜索处理，其中处理被减至最小而通过量性能达到最大。
3.根据权利要求2的字符串搜索方法，其特征在于，包括至少是步骤3A—3C之一3A)基于端接节点的新颖方案包括端接节点用于确定子表中的可能匹配；3B)基于端接节点的新颖方案包括端接节点用于在端节点之前加一个新节点；3C)基于端接节点的新颖方案包括确定下一个叶片节点和下一个片节点是端接节的地方，循环到数据结构的开始。
4.根据权利要求2的字符串搜索方法，其特征在于，包括至少是步骤4A—4C之一4A)基于端接节点的新颖方案包括其中下一个叶片节点是非端接节点，删除在端接节点前面的叶片节点；4B)基于端接节点的新颖方案包括利用端接节点强制直接的非匹配状态；和4C)基于端接节点的新颖方案包括在数据压缩系统中，利用端接节点检测数据压缩系统的编码器和解码器之间的失步。
5.一种在处理器中的字符串搜索装置，用于处理输入字符和有效地使用及维持链接表数据结构，其特征在于，包括5A)一个端接节点插入器，用于确定存储单元中的端接节点，其中该端接节点被放置在字符串搜索数据结构的末尾，用于提供一个叶片节点作为数据结构的最后节点，以便于字符串搜索；和5B)一个端接节点链接器，可操作地连接到端接节点插入器和存储单元，用于链接该端接节点字符串搜索数据结构，以便简化处理中的字符串搜索处理，其中使处理减至最小而通过量性能达到最大。
6.根据权利要求5的字符串搜索装置，其特征在于，包括至少是6A—6C之一6A)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作地连接到端接节点链接器和端接节点插入器，以利用端接节点确定链接表的可能匹配；6B)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作地连接到端接节点链接器和端接节点插入器，以利用端接节点加一个新节点到该端接节点前面；6C)该处理器进一步包括一个字行串搜索单元，可操作地连接到端接节点链接器和端接节点插入器，用于确定下一个叶片节点和下一个叶片节点是端接节点的地方，重新循环到数据结构的开始。
7.根据权利要求5的字符串搜索装置，其特征在于，至少是7A—7C之一7A)该处理进一步包括一个字符串搜索单元，可操作地连接到端接节点链接器和端接节点插入器，其中下一个叶片节点是非端接节点，用于删除在端接节点前面的叶片节点；7B)该处理进一步包括一个字符串搜索单元，可操作地连接到端接节点链接器和端接节点插入器，利用端接节点强制直接的非匹配状态；和7C)该处理进一步包括一个字符串搜索单元插入器，在数据压缩系统中利用终端节点检测数据压缩系统的编码器和解码器之间的失步。
8.一种通信系统，其特征在于，包括多个数据通信设备，每个数据通信设备在处理器中具有字符串搜索装置，用于处理来自另一个数据通信设备的发射机的输入字符和有效地使用及维持链接表数据结构，该字符串搜索装置包括8A)一个端接节点插入器，用于确定存储单元内的端接节点，其中该端接节点被放置在字符串搜索数据结构的末尾，提供一个叶片节点作为数据结构的最后节点，以便于字符串搜索；和8B)一个端接节点链接器，可操作地连接到终端节点插入器，用于链接端接节点到字符串搜索数据结构，以便简化处理器的字符串搜索处理，其中使该处理减至最小而通过量性能达到最大。
9.根据权利要求8的数据通信系统，其特征在于，至少是9A—9C之一9A)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作连接到端接节点链接器和端节点插入器，利用端接节点确定子表的可能匹配；9B)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作连接到端接节点链接器和端节点插入器，利用终端接节点在端接节点前面加一个新节点；和9C)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作连接到端接节点链接器和端节点插入器，用于确定下一个叶片节点和下一个叶片节点是端接节点的地方，重新循环到数据结构的开始。
10.根据权利要求8的数据通信系统，其特征在于，至少是10A—10C之一10A)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作连接到端接节点链接器和端节点插入器，其中下一个叶片节点是一个非端接节点，用于删除在端接节点前面的叶片节点；10B)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作连接到端接节点链接器和端节点插入器，利用端接节点强制直接的非匹配状态；和10C)该处理器进一步包括一个字符串搜索单元，可操作连接到端接节点链接器和端节点插入器，在数据压缩系统中利用端接节点检测数据压缩系统的编码器和解码器之间的失步。
全文摘要
一种方法和设备提供独特和有效的方案，利用链接表数据结构编码和解码用户数据，因此改进了数据通信的效率和速度，此外，在数据通信系统中，使用于计算的处理器的使用减至最小，通过量的延迟最小而通过量性能达到最大。
文档编号G06T9/00GK1131480SQ9519068
公开日1996年9月18日 申请日期1995年5月22日 优先权日1994年7月28日
发明者弗兰克·富林, 韦恩·M·德梅洛 申请人:摩托罗拉公司