基于ARM处理器的数据压缩存储算法研究

摘要

随着数字化的进一步普及以及信息技术的迅速发展和广泛应用，需要传输、存储、处理的数据量急剧增加，对传输带宽、存储容积和处理速度造成巨大压力，因而产生了对数据压缩的强劲客观需求。
　　本课题的设立是基于内窥镜清洗消毒机项目的实际需求而展开的。随着各大医院对内窥镜的清洗要求逐步规范化，一套系统的、人机友好的内窥镜清洗消毒机清洗流程逐步完善。内窥镜的清洗记录由人工记录向数字化记录转变，相应地加大了计算机对记录数据的采集、发送以及存储压力。特别是底层的清洗机清洗数据中转组件——ARM处理器，对其关于数据采集与转发的能力提出了更高的要求。在数据中转组件（ARM处理器）与服务器（Server PC机）通讯中断的情况下，数据的缓存更是给仅有256M内存的ARM处理器带来了严峻的考验。因此，论文针对ARM处理器对数据的压缩存储算法展开了深入的研究。
　　本课题所研究的基于ARM处理器的数据压缩存储算法，是项目中为缓解ARM处理器内存压力而进行数据存储的一部分。论文通过对项目中实际数据分析研究、归纳总结出数据的报文格式以及数据的有限状态集等特点，针对其特点进行了相关数据压缩算法的分析与研究。在对矢量量化原理和LZ编码算法的分析与研究的基础上，结合项目中的数据特点，设计出了一个新的针对有限状态集数据而改进的压缩算法，即自适应矢量查找压缩算法(Vector-searching BasedSelf-adaptive Data Compression Algorithm，简称:VBSDC算法)。
　　该算法简化了矢量量化原理中针对模拟信号划分量化区间、寻找量化值的工序，缩小了LZ编码算法中字典的规模，借鉴了矢量量化原理中码书的设计思想和LZ编码算法中的字典查找思想以及自适应编码思想。结合ARM处理器中Nand Flash存储器的特点，实现了缓解ARM处理器内存压力，节省存储空间，延长Flash使用寿命，扩大存储容量的客观需求。
　　最后，本课题基于ARM处理器在实际项目平台对自适应矢量查找压缩算法进行了应用测试。通过对压缩能力、译码质量等性能上的测试分析，得出新算法的稳定性及可靠性结论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 国内外的研究分析

1．3 论文的研究目的与内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．4 论文的研究意义

1．5 论文的组织结构

第2章 基于内窥镜清洗消毒机的数据处理

2．1 内窥镜清洗消毒机系统架构

2．1．1 内窥镜清洗消毒机项目简述

2．1．2 项目数据处理系统架构

2．2 控制系统核心处理器硬件分析研究

2．2．1 ARM处理器

2．2．2 Nor Flash和Nand Flash比较与筛选

2．3 流程记录数据的数据格式

2．4 数据压缩需求分析

第3章 数据压缩存储算法研究与设计

3．1 数据压缩方法的分析与研究

3．2 数据压缩存储算法

3．2．1 数据压缩算法矢量量化算法分析

3．2．2 数据压缩算法字典编码算法分析

3．3 自适应矢量查找压缩算法

3．3．1 自适应矢量查找压缩算法的建立

3．3．2 报文划分方式的分析与研究

3．3．3 自适应矢量查找压缩算法的设计

3．4 自适应矢量查找压缩算法的可行性分析

第4章 自适应矢量查找压缩算法的实现

4．1 交叉编译环境搭建

4．1．1 构建集成开发环境

4．1．2 嵌入式操作系统的选择

4．1．3 基于FLASH的文件系统筛选

4．2 信号量机制以及临界资源的处理

4．2．1 编译码模块在主程序中的位置

4．2．2 临界资源的处理

4．3 自适应矢量查找压缩算法的实现

4．3．1 编码模块实现

4．3．2 译码模块实现

第5章 基于ARM处理器的VBSDC算法评估

5．1 基于ARM处理器的应用测试

5．2 自适应矢量查找压缩(VBSDC)算法性能测试

5．2．1 压缩能力

5．2．2 译码质量

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间研究成果