Устройство для сокращения избыточности информации

Изобретение относится к телеметрйи и предназначено для сжатия информации. Цель изобретения - повьппение на 5 дежности устроцства.На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- 6 - временные диаграммы его рабаты в р зличных режимах 10Устройство содержит (фиг. 1) регистр 1 текуцей выборки, регистр 2 т куцей разности, первый элемент И 3, сумматор 4, регистр 5 максимальной выборки, второй элемент И-ИЛИ 15 6 второй элемент ИЛИ 7, первьпЪ и в орой регистры 8 и 9 суммы, первый э емент ИЛИ 10, четвертый элемент11, триггер 12 знака, триггер 13 п реноса, блок 14 сравнения, первый 1 , второй 16 и третин 17 элементы з держки,.третий элемент ИЛИ 18, втор й 19, первый 20, третин 21, четвертЬж 22, пятьп 23 и шестой 2 ч элементь 1 И,Устроцство сокращения избыточностинформации работает следующим обрфзом.На вход регистра 1 текущей выборкй через равные промежутки времени, о 11 ределяемые периодом импульсов, подаваемых на вход управления регистра 1 по синхровходу поступают цифровые двоичные информационные слова, подлежащие сжатию, 35Для устройства оуцествует пять реяимов работы,Режим 1. Текущая выборка на входе Устройства превьппает максимальную выборку (храняюцуюся в регистре 5 мак снмальной выборки), Превышение столь Велико, что разность между текущей Выборкой и минимальной выборкой (определяемой разностью содержимого регит с,тров 5 и 2) превышает допустимый Максимум. В этом случае выборка существенна. На выходе устройства должен сформироваться код разности содержимого регистра 5 максимальной выборки и половины содержимого регистра 2 текущей разности (середина поля допуска для предшествующего участка аппроксиыации), после чего в регистр 5 необходимо записать код текущей выборки, э в регистр 2 - нулевое содержимое.Режим 2. Текущая выборка на входе . устройства превышает максимальную выборку, Однако разность между текущей выборкой и минимальной выборкой не превышает допустимого максимума. В этом случае выборка избыточна, Она только расширяет поле допуска. При этом должно обновиться содержимое регистров 5 и 2 а сигнала на выходе устройства не должно быть, Новым содержимым регистра 2 текущей разности должна быть разность между входным сигналом устройства и минимальной выборкой (которая определяется разностью старого содержимого регистров 5 и 2). Новым содержимым регистра 5 максимальной выборки должен быть входной сигнал (записанный на регистре 1 текущей выборки).Режим 3. Текущая выборка на входе устройства не превышает максимальной выборки (регистр 5) и не меньше минимальной выборки (разность содержимого регистров 5 и 2). Эта выборка избыточна. Она не расширяет поля допуска, Сигнала на выходе устройства быть не должно. Содержимое регистров 5 и 2 остается неизменньи,Режим А. Текущая выборка на входе меньше минимальной (разность содержимого регистров 5 и 2), однако разность между максимальной выборкой и текущей не превышает допустимого максимума, В этом случае выборка избыточна. Она только расширяет поле допус-: ка. При этом содержимое регистра 5 максимальной выборки должно остаться без изменений, а новым содержимым регистра 2 текущей разности. должна быть разность между максимальной выборкой 1и текущей (разность содержимого регистров 5 и 1).Режим 5. Текущая выборка меньше минимальной настолько, что разность максимальной и текущей выборок превышает допустимьпЪ максимум. В этом случае, как и в режиме 1, выборка существенна. На выходе устройства должен сформироваться код разности содержи мого регистра 5 максимальной выборки и поделенного пополам кода из регистра 2 текуцей разности (середина поля допуска для предшествуюцего учстка аппроксимации), после чего в регистр 5 необходимо занести код текущей выборки, а в регистр 2 - нулевое содержимое.Для каждого из режимов работы рассмотрим диаграммы.В режиме 1 сигнал синхронизации(фиг. 2,а) переписывает в регистр 1текущей выборки входной код и через15505605 6элемент 3 подключает обратный код равный коду середины поля допуска дляэтой величины (У) к первому входу предшествующего участка аппроксимасумматора 4. Пройдя через элемент ции, Импульс с выхода элемента 16 за"ИЛИ 18, импульс синхронизации подклю- держки поступает на вход блока 14чает к второму входу сумматора 4 пря сравнения, на вход управления которо 5мой код регистра 5 максимальной вы- го заведен код допустимого максимумабоРки (Ум). В сумматоре 4 осуществля- отклонения максимальной и минимальнойется действие У; + У,. Поскольку мы выборок (Е). С этим допустимым максирассматриваем случай, когда текущая 10 мумом сравнивается код содержимоговыборка больше максимальной, резуль- регистра 9 суммы (У,-У ). Дня упрощетат на сумматоре должен быть в обрат- ния сравнения на блок 14 сравненияном коде, а циклический перенос - ну поступает данный код в инверсном виде левым. По импульсу синхронизации ну- У;-У, В .рассматриваемом режиме левое значение циклического переноса 15У;-У. В этом случае на триггере,запоминается в триггере 12 знака, а входящем в состав блока 14 сравнения,результат - в регистрах 8 и 9 суммы, фоРмиРУетсЯ высокий РазРешающий сиг- С выхода первого элемента 15 задержки нал. Этот сигнал открывает элемент Иимпульс подключает к первому входу 19, и через него проходит выходной сумматора 4 обратный код числа из ре импульс элемента 16 задержки, Выходгистра 2 текущей разности и к второму ной импульс элемента И 19 передает входу сигнал обратного кода содержи- через каскад элементов И 23 выходной мого регистра 9 (т.е. прямой код раз- сигнал (У +У /2) сумматора 4 на выход ности У; и У ) . Поскольку в регистре устройства. Кроме того, под заднему 2 хРанится обратный код разности мак фронту импульса элемента И 19 осущесимального и минимального значений ствляется сброс регистра 9. Выходной выбоРок (Ум-У ), в сУмматоРе обРазУет- импУльс элемента 1 задеРжки пРоходится прямой код разности У; - У: элементы И 22 и 21 (на другом входеэтих элементов разрешающий сигналу 1 ув+ ум ув у увприсутствует. вследствие наличия высокого потенциала с инверсного выходаЦиклический перенос, очевидно, бу- тРиггеРа 12, прошедшего через элементы дет низким. Это нулевое значение бу- ИЛИи 11) и поступает на регистрыдет записано в триггер 13 переноса. максимальной выборки 5 и текущей разВысокий сигнал на нулевом выходе триг- ности 2. При этом. в регистр 5 зано 35гера 12 разрешает прохождение импуль- сится код из регистра 1 текущей выборса с выхода первого элемента 15 за- ки (У,), а в регуистр 2 - обратный держки через элемент И 20 и элемент код с регистра 9 (все единицы - обрат- ИЛИ 10 на вход управления второго ре- ный код нуля). Таким образом, в регистра 9 суммы, в который таким обра жиме 1 работа устройства полностью зом заносится прямой код разности те- соответствует описанию, приведенномукущей и минимальной выборок с сумма- вышетора 4, После прохождения второго эле- , Рабоа. Устройства в Режиме 2мента 16 задержки импульс подключает (фиг. 3) в основном совпадает с Рабок первому входу сумматора 4 код той в режиме 1. Разница лишь в следус прямых выходов регистра 2 текущей ющем: при попадании выходного импульразности (обратньп код текущей раз- са элемента 16 задержки на блок 14 ности У - У ) с учетом сдвига на сравнения разрешающий сигнал на выхом щодин разряд вправо (для обеспечения де этого блока не формируется. Вслед- деления на два). К второмувходу сум О ствие этого сигнал на выходе элемента матора 4 выходной импульс элемента 16 И 19 не появляется и на выходе устзадержки после прохождения элементаройства нет сигнала, свидетельствуюИЛИ 18 подключает прямой код макси- щего о существенности отсчета. Вследмальной выборки с регистра 5, В сум- ствие этого выходной сигнал элемента маторе 4 образуется прямой код 55 1 задержки записывает в регистртекущей разности величину У-У,т.е. величину расширенного поля до+ ( мщ) м аУ -У Ум+Уа пуска Временные диаграммы работы вм 2 2 фрежиме 2 также почти полностью сов 1550560падают с диаграммами в режиме 1. ОчеВидно, что работа устройства .в этом режиме соответствует описанию приВеденному выше.В режиме 3 (фиг. 4) работа уст 5 ройства наиболее проста, Сигнал синхронизации с синхровхода переписывает В регистр 1 текущей выборки входной Мод и через элемент 3 подключает обратный код этой величины (У,) к пер 1 Вому входу сумматора 4. Пройдя через Элемент ИЛИ 18, импульс. синхронизаЦии подключает к второму входу сумма 1 ора 4 прямой код регистра 5 максимальной выборки (У ), В сумматоре 4мссуществллется действие У . + У . Вм рассматриваемом случае текущая выборйа не превьпнает максимальной, что озгачает получение разности У и У1 В прямом коде при единичном цикличесгом переносе. Таким образом, в тригг,ере 12 знака формируется единичное с 1 одержимое, Прямой код разности 1, +записывается в регистры 8 и 9 сум Мы. С выхода первого элемента 15 задержки импульс подключает к первому фходу сумматора 4 обратньпг код из регистра 2 текущей разности (т.е. прямой код Ум - Ущ) и к втоРомУ входУ 30 сигнал обратного кода. содержимого регистра 8 (т.е. код разности у + у ). гд данном случае абсолютная ве,дгичина разности Ум - У превьппает абд,олютную величину разности У м - Уд. Поэтому в сумматоре 4 образуется прямой код разности У;-У а циклический д 1 еренос - единичный. Этот единичный сигнал запоминается в триггере 13 дпереноса. Низкий сигнал с нулевого выхода триггера 12 закрывает элемент И 20, и импульс не может пройти через него. После прохождения второго элемента 16 задержки импульс подключается к блоку 14 сравнения и происхо Дит сравнение с заданным значением максимального отклонения величины разности У + У д, хранящейся в регистре 9. Для рассматриваемого режимасодержимое регистра, 9 не превосходитзначения максимального допустимогоотклонения и блок 14 не выдает разрешающего сигнала. Элементы И 19 и 3 окажутся закрытыми, и передачи данных с выхода сумматора 4 (величина которых в данном конкретном случае значения не имеет) не буцет. Импульсс выхода элемента 17 задержки попадает только на закрытые (сигналами с триггеров 12 и 13, переданньпди через элементы ИЛИ 7 и 11) элементы И21 и 22. Следовательно, изменениясодержимого регистров 5 и 2 не будетОчевидно работа устройства в режиме3 полностью соответствует описанию,приведенному выше,В режиме 4 (фиг. 5) работа устрой-ства по импульсу синхронизации с синхровхода полностью соответствует работе в режиме 3. Сигнал с выхода первого элемента 15 задержки подключаетк первому входу сумматора 4 обратныйкод из регистра 2 текущей выборки(т,е, прямой код У - У ) и к второмум ввходу сигнал обратного кода содержимого регистра 8 (т,е. обратный код разности У; + У), В данном случае абсолютная величина разности У м - У,превышает абсолютную величину разности У -У . Поэтому в сумматоре 4 образуется обратньпг код разности У -У,.а циклический перенос - нулевой, Этотнулевой сигнал запоминается в триггере 13 переноса, Низкий сигнал с нулевого выхода триггера 12 закрываетэлемент И 20, и импульс не может пройти через него. После прохождения второго элемента 16 задержки импульс попадает на блок 14 сравнения и происходит сравнение с заданным значениеммаксимального отклонения величиныРазности Ум + У 1, хРанЯЩейсЯ в Регистре 9. Для рассматриваемого режимасодержимое регистра 9 не превосходитзначения максимально допустимого от"клонения и блок 14 не выдает разрешающего сигнала, Элементы И 19 и 23окажутся закрытыми, и передачи данныхс сумматора 4 (величина которых вданном режиме значения не имеет) навыход устройства сокращения избыточности не будет. После Формированияимпульса на выходе элемента 17 задержки только на одном иэ элементов И 21оказывается разрешающий сигнал. Высокие сигцалы на единичном выхода триггера 12 знака и на нулевом выходетриггера 13 переноса формируют на выходе элемента И 24 единичггыдг сигнал,который, пройдя через элемент ИЛИ 11,создает разрешающий сигнал для элемента И 21. Выходной сигнал элемента И21 переписывает в регистр 2 текущейразности обратный код с регистра 9У, + У,. Таким образом, работа устройства в режиме 4 полностью соответствует описанию, приведенному вьппе.В режиме 5 (фиг. 6) работа устройства по импульсу синхронизации с синхровхода и по импульсу с выхода первого элемента 15 задержки полностью соответствует работе в режиме 4. Сиг 5 нал с выхода второго элемента 16 задержки подключает к первому входу сумматора 4 код с прямых выходов регистра 2 текущей разности (обратный код текуцей разности У -У ) с учетомф Р 3сдвига на один разряд вправо (для обеспечения деления на два). К второму входу сумматора 4 выходной импульс элемента 16 задержки после прохожде 15 ния элемента ИЛИ 18 подключает прямой код максимальной выборки с регистра 5. В сумматоре 4 образуется прямой кодУм - Ул, Ум + у, 20у ( Ам 2 2равный коду середины поля допуска для предшествуюцего участка аппроксимации. Кроме того, импульс с выхода25 элемента 16 задержки поступает на вход блока 14 сравнения, на вход управления которого заведен код допустимого максимума отклонения максимальной и минимальной выборок ( Е ). С этим допустимым максимумом сравнивается код содержимого регистра. 9 суммы. В рассматриваемом режиме Г ( У + 7;, В этом случае на триггере, входяцем в состав блока 14 срав кения, формируется высокий разрешающий сигнал, Этот сигнал открывает элемент И 19, и через него проходит вы.сокий импульс элемента 16 задержки. Выходной импульс элемента И 19 пе редает через каскад элементов И 24 выходной сигнал (Ум + У/2) сумматора 4 на выход устройства. Кроме того, по заднеиу фронту импульса с выхода элемента И 19 осуцествляется сброс регистра 9. Выходной импульс элемента 17. задержки проходит через элементы И 22 и 21 (на другом входе этих элементов разрешающий сигнал присутствует вследствие наличия высокого 50 потенциала с выхода блока 14 сравнения, прошедшего через элементы ИЛИ 7 и 11) и поступает на регистры максимальной выборки 5 и текущей разности 2. При этом в регистр 5 заносится код из регистра 1 текущей выборки (У;), а в регистр 2 обратный код с регистра 9 (все единицы - обратный код нуля) . Таким образом, в режиме 5 работа устройства полностью соответствуетописанию, приведенному выше.Формула и з обретения Устройство для сокращения избыточности информации, содержащее регистр текущей выборки, первый вход которого является информационным входом устройства, второй вход объединен с входом первого элемента задержки и является синхровходом устройства, выход первого элемента задержки соединен с первым входом первого элемен" та И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, первый выход регистра текущей выборки соединен с первым входом регистра максимальной выборки, блок сравнения, первый вход которого является управляющим входом устройства, выход. соединен с первыми входами вторых элементов И и ИЛИ, сумматор, третий и четвертый элементы И, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены регистр текуцей разности, регистр суммы, триггер знака, триггер переноса, пятый и шестой элементы И, третий и четвер тый элементы ИЛИ, элементы И-ИЛИ, второй и третий элементы задержки, первые входы триггера знака, третьего элемента ИЛИ, первого элемента И-ИЛИ и первого регистра суммы и второй вход первого элемента ИЛИ подключен к синхровходу устройства, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу второго регистра суммы, первые входы триггера переноса, второго элемента И-ИЛИ, второй вход первого элемента И-ИЛИ и вход второго элемента задержки подключены к выходу пер вого элемента задержки, выход второго элемента задержки соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, вторым входом блока сравнения, третьим входом первого элемента И-ИЛИ и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым входом регистра текущей разности и вторым входом регистра максимальной выборки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-ИЛИ, выход которо" го соединен с первым входом сумматора, первый выход регистра текущей раз 1550560 12Ности соединен с четвертым входом Первого элемента И-ИЛИ, пятый вход которого подключен к второму выходу регистра текущей выборки, второй выход регистра текущей разности соединен с шестым входом первого элемента И-ИЛИ, Выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый выход которого соединен с первым входом пятого элеента И, вторыми входами первого и торого регистров суммы, выходы коорых соединены соответственно с третьим входом второго элемента И-ИЛИ иетьим входом блока сравнения и вто ым входом регистра текущей разности торой выход сумматора соединен с втоыми входами триггера знака и триггера переноса, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, первый выход триггера знака соединен свторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с первым входомчетвертого элемента ИЛИ, второй выход триггера переноса соединен с вторыми входами первого элемента И ивторого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторыми входами четвертого элемента И и элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с вторым входомтретьего элемента И, выход третьегоэлемента ИЛИ соединен с четвертым входом второго элемента И-ИЛИ, выходвторого элемента И - с третьим входомвторого регистра суммы и вторым входом пятого элемента И, выход которогоявляется выходом устройства.1550560 г Р 5 Ф 77 УР Составитель Н.Бочароваежнина Техред А,Кравчук Редак орректор А. а 6 Тираж 443осударстненного комитета по113035, Москва, ЖЗаказ 8 НЙИПИ Подбретениямаушская на ное ткрытиям при ГКНТ СССР д. 4/5 арина, 101 производственно-издательский комбинатПатент", г. Ужгор