Кодирующее устройство
Полезная модель относится к электронной технике, а именно к вычислительной технике - системам передачи кодированной информации в виде двоичных сигналов. Техническим результатом полезной модели является простота реализации с одновременным уменьшением времени передачи текстовой информации. Для решения поставленной задачи предлагается кодирующее устройство содержащее входную шину кода ASCII, отличающееся тем, что содержит входной регистр, анализатор групп разрядов, мультиплексор, буферный регистр, анализатор групп мультиплексирования, ПЗУ маркеров, ПЗУ идентификатора укороченных групп мультиплексирования, выходной буферный 6-ти разрядный регистр, выходной буферный 15-ти разрядный регистр и устройство управления со следующими соединениями: входная шина кода ASCII соединена с входным регистром, выходные разряды 1-4 и 9-12 которого поступают на вход анализатора групп, а выходные первый и девятый разряды соединены с информационными входами D0 и D1 мультиплексора соответственно, а его выходная шина соединена с входом входного буферного регистра, первая выходная шина которого соединена с входом индикатора групп мультиплексирования, а вторая шина - с выходным буферным 16-ти разрядным регистром, выход первого разряда входного буферного регистра через ключ соединен с выходным буферным 6-ти разрядным регистром; выходы анализатора групп мультиплексирования соединены с ПЗУ маркеров, а выходы анализатора групп мультиплексирования соединены с ПЗУ идентификатора укороченных групп мультиплексирования, выходы с ПЗУ маркеров соединены с выходным 6-ти разрядным регистром, а выходы ПЗУ идентификатора укороченных групп мультиплексирования - с выходным 15-ти разрядным регистром, выходы этих регистров объединены в шину выходной кодовой комбинации; выходы устройства управления соединены шинами один - десять с управляющими входами всех узлов кодирующего устройства. 1 илл.
Полезная модель относится к электронной технике, а именно к вычислительной технике - системам передачи кодированной информации в виде двоичных сигналов.
Данное устройство предназначено для представления символов в виде двоичных чисел и может быть использовано при передачи текстовых данных от одного компьютера на другой при сжатии кодовой последовательности.
Общей проблемой (задачей) передачи кодированной информации является повышение скорости передачи информации.
Известен патент РФ 
2386210 «Способ сжатия данных», в котором способ сжатия данных осуществляется с помощью кодера. В первом блоке памяти и кодера хранятся предварительно записанные кодовые комбинации (КК1) с числом разрядов n, где n=2, 3, 4
, представляющие собой полный набор возможных входных кодовых комбинаций (КК). Во втором блоке памяти кодера хранятся предварительно записанные кодовые комбинации КК1, однозначно соответствующие КК1, с числом разрядов, меньшим или таким же, как в КК1 Входной поток данных разделяют на КК с одинаковым числом разрядов n. КК последовательно вводят в кодер, идентифицируют путем сравнения с КК1, отображают соответствующий выходной кодовой комбинацией КК2. КК2 представляют собой последовательность групп с одинаковым числом разрядов n в каждой. Совокупное число кодовых комбинаций КК2-m n, где m=2, 3, 4, n=1, 2, 3 Число последовательных групп КК определяют как mn-1 , mn-2 Разрядность КК2 в группе выравнивают за счет добавления незначащего нуля перед кодовой комбинацией.
Недостатком устройства по этому патенту является схемная сложность, что затрудняет его применение.
Известен патент РФ 2168857, «Способ и устройство сжатия кодируемой последовательности из символов упорядоченного m-ичного алфавита в кодированную последовательность двоичных символов». Способ заключается в предварительном формировании аппроксимирующих кодируемых последовательностей (АКмП), их кодировании, определении и сравнении длины каждой аппроксимирующей кодированной последовательности (АКмП) с предварительно заданной предельно допустимой длиной, стирании АКмП, для которых длины соответствующих им АКмП превышают предельно допустимую длину, выборе из оставшихся АКмП наиболее близкой к кодируемой последовательности и принятии ее в качестве кодированной последовательности двоичных символов. Устройство для осуществления способа состоит из блока идентификации, блока вычисления статистических параметров, первого и второго блоков нормализации, первого, второго и третьего регистров нормализующего сдвига, первого и второго регистров правого сдвига, вычитателя, компаратора, первого, второго и третьего блоков коммутации, сумматора, первого и второго блоков памяти параметров кодирования, регистра кодового интервала, первого и второго регистров левого сдвига, регистра нижней границы кодирования, а также из вновь введенных блока памяти кодируемой последовательности, блока памяти АКмП, коммутатора, блока выбора, блока памяти АКмП, блока сравнения, блока памяти предельно допустимой длины. Технический эффект, достигаемый при их реализации, состоит в уменьшении времени передачи кодированной последовательности по каналу связи с одновременным уменьшением требуемого объема памяти устройств хранения кодированной последовательности - ПРОТОТИП.
Его недостатком является еще большая схемная сложность, что повышает его стоимость и снижает надежность, кроме того прототип не позволяет передавать - кодировать блочные массивы данных, что очень важно для повышения быстро действия, ж
Известен широко применяемый американский стандартный код А8СП для обмена информацией в виде двоичных чисел, предназначенный для представления текстовой передачи данных между компьютерами.
Данный код относится к группе первичных кодов, т.к. в нем каждая кодовая комбинация является разрешенной [2]. Кроме этого, данный код является равномерным, т.к. все кодовые комбинации имеют одинаковую длину [1]. Все кодовые комбинации этого кода являются 8-и битными. Основание кода, т.е. количество значений, которое может принимать каждый бит [1], равно двум.
Следует заметить, что данный код является безрегистровым. Регистр - это совокупность знаков алфавита, объединенных по какому-либо признаку [1]. Примером регистрового кода является код МТК-2, в котором организовано 3 регистра. Таким образом, знаки разных регистров кодируются одной кодовой комбинацией [1]. В коде ASCII каждая кодовая комбинация определяет какой-либо свой отдельный символ.
Техническим результатом полезной модели является простота реализации с одновременным уменьшением времени передачи текстовой информации.
Для решения поставленной задачи предлагается кодирующее устройство которое содержит входную шину кода ASCII, входную шину кодовой последовательности, входной регистр, анализатор групп разрядов, мультиплексор, буферный регистр, анализатор групп мультиплексирования, ПЗУ маркеров, ПЗУ укороченных идентификаторов групп, выходной буферный 6-ти разрядный регистр, выходной буферный 16-ти разрядный регистр и устройство управления со следующими соединениями: входная шина кода ASCII соединена с входным регистром, выходные разряды 1-4 и 9-12 которого поступают на вход анализатора групп, а выходные первый и девятый разряды соединены с информационными входами D0 и D1 мультиплексора соответственно, а его выходная шина соединена с входом входного буферного регистра, первая выходная шина которого соединена с входом анализатора групп мультиплексирования, а вторая шина - с выходным буферным 16-ти разрядным регистром, выход первого разряда входного буферного регистра через ключ соединен с выходным буферным 6-ти разрядным регистром; выходы анализатора групп соединены с ПЗУ маркеров, выходы с ПЗУ маркеров соединены с выходным буферным 6-ти разрядным регистром, а выходы ПЗУ укороченного идентификатора групп - с выходным буферным 16-ти разрядным регистром, выходы этих регистров объединены в шину выходной кодовой комбинации; выходы устройства управления соединены шинами один-десять с управляющими входами всех узлов кодирующего устройства.
Система передачи текстовой информации сжатой кодовой последовательностью по структурной электрической схеме на фиг. 1 - кодирующая часть системы, где:
1 - входной 16-ти разрядный регистр;
2 - анализатор групп разрядов;
3 - мультиплексор;
4 - ключ (переключающееся устройство - аналоговое - релейное);
5 - входной буферный 16-ти разрядный регистр;
6 - анализатор групп мультиплексирования;
7 - ПЗУ маркеров;
8 - ПЗУ ИМГ - индикатор укороченных групп мультиплексирования;
9 - выходной буферный 6-ти разрядный регистр;
10 - выходной буферный 15-ти разрядный регистр;
11 - управляющее устройство;
M1 - входная шина кода ASCII, М2 - шина сжатой кодовой последовательности.
Устройство имеет следующие соединения.
Устройство передачи текстовой информации сжатой кодовой последовательностью содержит кодирующее устройство, которое в свою очередь содержит входную шину M1 кода ASCII, выходную шину М2 кодовой последовательности, входной 16-ти разрядный регистр 1, анализатор групп разрядов 2, мультиплексор 3, буферный регистр 5, анализатор групп мультиплексирования 6, ПЗУ маркеров 7, ПЗУ ИМГ 8, выходной буферный 6-ти разрядный регистр 9, выходной буферный 16-ти разрядный регистр 10 и устройство управления 11 со следующими соединениями: входная шина M1 кода ASCII соединена с входным 16-ти разрядным регистром 1, выходные разряды 1-4 и 9-12 которого поступают на вход анализатора групп разрядов 2, а выходные первый - шестнадцатый разряды соединены с информационными входами мультиплексора 3 соответственно, а его выходная шина соединена с входом входного буферного 16-ти разрядным регистром 5, первая выходная шина которого соединена с входом индикатора групп мультиплексирования, а вторая шина - с выходным буферным 16-ти разрядным регистром 10, выход первого разряда входного буферного регистра 1 через ключ 4 соединен с выходным буферным 6-ти разрядным регистром 9; выходы анализатора групп 2 соединены с ПЗУ маркеров 7, а выходы анализатора групп мультиплексирования 6 соединены с ПЗУ ИМГ 8, выходы с ПЗУ маркеров 7 соединены с выходным буферным 6-ти разрядным регистром 9, а выходы ПЗУ ИМГ 8 - с выходным буферным 15-ти разрядным регистром 10, выходы этих регистров объединены в шину выходной кодовой комбинации; выходы устройства управления 11 соединены шинами один-десять с управляющими входами всех узлов кодирующего устройства.
Кодирующее устройство сжатия с предварительным мультиплексированием кодовых комбинаций работает следующим образом (рассмотрим на примере кода ASCII.
Двоичный поток, сформированный кодом ASCII, поступает на входной 16-разрядный регистр 1. За 16 тактов, которые поступают от управляющего устройства 11 с выхода 1, в регистр 1 записываются две 8-и разрядные кодовые комбинации. Когда все 16 разрядов будут загружены в регистр 1, управляющее устройство 11, с выхода 4, выдает сигнал разрешения работы анализатора групп 2. Выходные разряды 1-4 и 9-12, которые определяют, к какой группе кодовой таблицы ASCII принадлежат кодовые комбинации, с входного регистра 1, поступают в анализатор групп 2, который определяет, подлежат принятые кодовые комбинации мультиплексированию или нет.
Если кодовые комбинации мультиплексируются, на выходе 1 анализатора группы разрядов 2 появляется единица, которая поступает в управляющее устройство 11 и запускает схему управлением мультиплексированием. В результате, с выходов 2 и 3, управляющего устройства 11, на мультиплексор 3 подается адрес, который определяет, какой из двух информационных входов (D0 и D1) мультиплексора 3 будет подключен к его выходу. Считывание кодовых комбинаций на мультиплексор 3 производится с первого и девятого разрядов входного 16-и разрядного регистра 1. Таким образом, на выходе мультиплексора 3 сформируется 16-и разрядная побитно мультиплексированная кодовая комбинация, которая записывается в входной буферный 16-и разрядный регистр 5. Тактовые сигналы на него поступают из управляющего устройства 11 с выхода 7. Разряды 9-16, которые представляют собой вариативную кодовую группу (ВКГ), без изменений, записываются в соответствующие разряды выходного 15-и разрядного регистра 10. Разряды 1-8, представляющие собой идентификатор групп мультиплексирования (ИГМ), из буферного 16-и разрядного регистра 5 поступают в анализатор ИГМ6, в котором происходит преобразование ИГМ в адрес ячейки памяти, в которой хранятся укороченные идентификаторы групп (УИГ) 8. Запуск работы анализатора ИГМ6 осуществляется управляющим устройством 11 с помощью сигнала с выхода 8. Анализатор ИГМ6 имеет 121 выход, каждый из которых, связан с соответствующей ячейкой памяти УИГ8. При поступлении ИГМ на вход анализатора ИГМ6, на определенном выходе появится единица, которая поступает на вход соответствующей ячейки памяти УИГ8. Одновременно на вход управления блока памяти (БП), с управляющего устройства 11, выхода 9, поступает сигнал разрешения чтения информации. В результате чего, на выход памяти будет считан семиразрядный код УИГ. Эта комбинация записывается в разряды 1-7 выходного 15-и разрядного регистра 10. Таким образом, в выходном регистре сформируется 15-и разрядная кодовая комбинация, состоящая из УИГ (старшие 7 разрядов) и ВКГ (младшие 8 разрядов). Из выходного регистра полученная 15-и разрядная кодовая комбинация, последовательно, считывается на выход компрессора.
Если анализатор групп определил, что кодовые комбинации, записанные во входном 16-и разрядном регистре 1, не мультиплексируются на анализаторе групп 2, то единица появится на выходе 2 или 3. На выходе 2 единица появится в том случае, если во входном регистре записаны две демультиплексируемые комбинации. На выходе 3 единица появится, если во входном регистре 1 записана одна последняя кодовая комбинация в потоке. Выходы 2 и 3 анализатора групп связаны с соответствующими ячейками памяти маркеров 7. Кроме того, на выходе 4 анализатора групп разрядов 2 появится управляющий сигнал, благодаря которому, из управляющего устройства 11 на БП поступает сигнал разрешения считывания информации. В зависимости от содержимого входного регистра 1 из памяти маркеров 7 считывается определенный 6-и разрядный маркер, который записывается в буферный 6-и разрядный регистр 9. Кроме того, управляющее устройство 11, сигналом с выхода 5, открывает ключ 4, который подключает выход первого разряда входного 16-и разрядного регистра 1 к входу буферного 6-и разрядного регистра 9. После этого, за 22 или 14 тактов маркер и кодовая комбинация будет считана на выход компрессора.
Предлагаемое устройство обладает высокими параметрами сжатия по сравнению с существующими различными архиваторами, например RAR, ZIP и другими. Так коэффициент сжатия предлагаемой системы равен 93,75%, а архиватора RAR - 96,61%, архиватора ZIP - 121% (за счет того, что при использовании архиваторов создается большое количество дополнительных данных, которые необходимы для распаковки файлов).
Далее, степень сжатия предлагаемой системы равен 6,25%, архиватора RAR - 3,39%, а архиватора ZIP даже в минусе и равен минус 21%, причем любой архиватор надо вручную предварительно сжать, в отличие от предлагаемой системы.
Эти полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемая система с высокой степенью соответствует современному экономическому постулату «стоимость - эффективность».
Данная система описана применительно к коду ASCII, но она может быть применена и к другим кодам, что легко решается алгоритмическим путем.
Кодирующее устройство, содержащее входную шину кода ASCII, отличающееся тем, что содержит входной регистр, анализатор групп разрядов, мультиплексор, входной буферный 16-разрядный регистр, анализатор групп мультиплексирования, ПЗУ маркеров, ПЗУ идентификатора укороченных групп мультиплексирования -ИМГ-, выходной буферный 6-разрядный регистр, выходной буферный 15-разрядный регистр и устройство управления со следующими соединениями: входная шина кода ASCII соединена с входным регистром, выходные разряды 1-4 и 9-12 которого поступают на вход анализатора групп разрядов, а выходные первый и девятый разряды соединены с информационными входами D0 и D1 мультиплексора соответственно, а его выходная шина соединена с входом входного 16-разрядного буферного регистра, первая выходная шина которого соединена с входом анализатора групп мультиплексирования, а вторая шина - с выходным буферным 15-разрядным регистром, выход первого разряда входного буферного регистра через ключ соединен с выходным буферным 6-разрядным регистром; выходы анализатора групп соединены с ПЗУ маркеров, а выходы анализатора групп мультиплексирования соединены с ПЗУ идентификатора укороченных групп мультиплексирования, выходы с ПЗУ маркеров соединены с выходным 6-разрядным регистром, а выходы ПЗУ идентификатора укороченных групп мультиплексирования - с выходным 15-разрядным регистром, выходы этих регистров объединены в шину выходной кодовой комбинации; выходы устройства управления соединены шинами 1-10 с управляющими входами всех узлов кодирующего устройства.
