[发明专利]用于语义值数据压缩和解压缩的方法、设备和系统

说明书

本申请公开了当数据值包括多个语义上有意义的数据字段时数据值的增强压缩和解压缩的方法、设备和系统。根据本发明公开的第一发明构思，压缩不是作为整体应用到每个数据值，而是应用到每个数据值的语义上有意义的数据字段中的至少一个，并且独立于数据值的其他语义上有意义的数据字段。由于可以并行使用多个压缩器和解压缩器，第二发明构思将共享相同语义的数据字段组织在一起，以加速压缩和解压缩。第三发明构思是一种系统，其中方法和设备被定制为在首先将所述数据字段中的至少一个进一步分割为两个或多个子字段之后，执行浮点数的语义上有意义的数据字段的压缩和解压缩，以增加值局部性的程度并且提高浮点值的可压缩性。

本申请是申请日为2016年5月20日，申请号为201680039496.0，发明名称为“用于语义值数据压缩和解压缩的方法、设备和系统”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年5月21日提交的、名称为“用于数据压缩和解压缩的方法、设备和系统”的瑞典专利申请号1550644-7的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本专利申请的公开通常涉及例如在高速缓存/存储器子系统中和/或在计算机系统的数据传输子系统中，或者在数据通信系统中的数据压缩和解压缩的领域。

背景技术

数据压缩是用于减小数据大小的一种行之有效的技术。其应用到保存在计算机系统的存储器子系统中的数据以增加存储器容量。当数据在计算机系统内的不同子系统之间传输时，或者通常当在包括通信网络的数据通信系统中的两点之间进行传输时，数据压缩也被使用。

数据压缩需要两个基本操作：1)压缩(也称为编码)，其将未压缩的数据作为输入，并通过由各自的码字(在文献中也称为编码、译码或代码)代替数据值而将其转换成压缩的数据；以及2)解压缩(也称为解码)，其将压缩的数据作为输入，并通过由各自的数据值代替码字将其转换成未压缩的。数据压缩可以是无损的，也可以是有损的，取决于解压缩后的实际数据值是否与被压缩前的原始数据值完全相同(无损)，或者解压缩后的数据值是否与原始数据值不同且原始值不能被恢复(有损)。压缩和解压缩可以用软件或硬件来实施，或者用软件和硬件的结合来实现各自的方法、装置和系统。

在图1中示出了计算机系统100的示例。计算机系统100包括使用通信装置(例如互连网络)连接至存储器分级结构110的一个或多个处理单元P1...Pn。每个处理单元包括处理器(或核心)，并且可以是CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)或者通常是执行计算的块。另一方面，存储器分级结构110构成计算机系统100的存储子系统，并且包括可以以一个或多个级L1-L3组织的高速缓冲存储器120，以及存储器130(又名主存储器)。存储器130也可以连接至次级存储器(例如硬盘驱动器、固态驱动器或闪存)。存储器130可以以多个级组织，例如快速主存储器(例如DDR)和闪存。当前示例中的高速缓冲存储器120包括三个级，其中L1和L2是专用高速缓存，因为每个处理单元P1-Pn连接至专用的L1/L2高速缓存，而L3在所有处理单元P1-Pn之间共享。替代的示例可以实现具有更多、更少或甚至没有高速缓存级的不同的高速缓存分级结构；以及具有或不具有专用高速缓存以被私有或共享的高速缓存分级结构；各种存储器分级结构；具有不同数量的处理单元和在处理单元与存储器子系统之间的通常不同的组合，所有这些都是由技术人员容易实现的。

数据压缩可以以不同的方式应用到计算机系统。图2描绘了例如像图1的系统100的计算机系统的示例200，其中数据在存储器中(例如在这种计算机系统的主存储器中)被压缩。这意味着数据在通过如上所述的相应压缩操作而被保存在存储器中之前被压缩，并且数据在离开存储器时被解压缩。

如图3所示，在计算机系统的替代的示例300中，可以将数据压缩应用到高速缓存系统的L3高速缓存。类似于前面的示例，数据在被保存在高速缓存中之前需要被压缩，并且在数据离开高速缓存(例如，到其他高速缓存级(L2)或到数据未压缩的存储器330)之前需要被解压缩。在替代的示例中，数据可以压缩保存在高速缓存分级结构的任何级中。