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研究人员仅通过软件便可增加手机记忆

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手机越来越复杂 - 运动像照相机,音乐播放器,游戏,视频剪辑,互联网接入等功能,以及我们忘记,打电话给某人的能力 - 但这些功能来的价格:内存。

现在,西北大学和NEC实验室美国公司的计算机工程师是第一个做许多人认为不可能的事情 - 他们已经开发出技术,使手机和其他嵌入式系统的可用内存增加一倍,而无需对硬件或应用程序进行任何更改。 (嵌入式系统是指通常不被认为是电脑的设备,如手机,汽车,iPod,医疗设备和数码相机等)。仅在操作系统软件中进行了改进。

本次创新是西北和NEC实验室两年研究人员紧密合作的成果,其数百万的新型智能手机,NEC制造的FOMA N904i,今年夏天首次在日本上架。 “西门子罗伯特·R·麦考密克工程与应用科学学院电气工程与计算机科学助理教授罗伯特·P·迪克(Robert P. Dick)说:”用手机或个人数字助理做的所有事情都需要记忆。 “我们开发的技术自动获取数据,并在嵌入式系统运行时将其减少到原始大小的一半,而不会丢失任何信息。这就好比在手机中增加了两倍的内存,而不增加成本或功耗。“

在2004年初,NEC实验室的研究人员构想了将压缩技术集成到操作系统本身的概念,以提供压缩作为操作系统服务。这个想法是透明地压缩和解压选定区域的内存(代码和数据),以大幅度减少嵌入式应用程序的内存占用。

NEC实验室与西北公司达成战略合作关系,共同开发这一创意。这个团队由NEC实验室美国分校的第一个博士研究生迪克Dick,以及Haris Lekatsas和Srimat Chakradhar组成。

研究团队需要一种方法来给NEC的手机提供更多的内存来运行其应用程序,而无需重新设计硬件。嵌入式系统领域的顶尖研究人员一直对此表示怀疑,但是西北/ NEC团队却有不同的答案。

是的,它可以在软件中完成。

Yang在得到其他团队成员的建议和帮助的情况下领导了CRAMES(用于嵌入式系统的压缩RAM)的设计,该软件压缩基础设施技术具有最低的性能和功耗损失。

该团队的方法是将系统中的内存分为两个不同的区域,一个是正常的,另一个是数据被大量压缩的区域。数据压缩的一个非常简单的例子是将50个单独的“A”列表转换成短语“50As”,其占用较少的空间但传送相同的信息。稍后,可以将其转换回原始文本的相同副本。

软件应用程序运行时,当应用程序需要来自压缩区域的数据时,硬件暂停软件,操作系统访问数据,解压缩数据并将数据放入应用程序可以访问的常规区域。应用程序继续运行,而不知道它需要的数据被压缩。

新NEC智能手机中的CRAMES技术使用现有的数据压缩算法,称为LZ0。在正在进行的工作中,Yang开发了一种更先进的压缩算法,利用了最近在数据中看到的模式。她的算法快了一倍,即使60%的嵌入式系统的内存被移除,其性能和电池寿命也可以忽略不计。该算法适用于广泛的应用,并可能在未来的NEC手机中使用。

在嵌入式系统中增加内存的其他研究和工业解决方案已经在硬件中得到解决,有些通过增加定制硬件压缩单元来增加内存和其他内存。怀疑者认为软件解决方案会导致功耗过高的处罚。

嵌入式系统专家Dick说:“我们的团队证明了它可以完全用软件完成。”加入西北大学之前,他曾在NEC Labs America担任访问研究员。 “你必须非常小心的压缩软件和算法的设计。想到“英雄设计努力”一词。这就是雷洋在设计CRAMES时所做的事情。“

2004年加入迪克实验室后不久,在美国NEC实验室做暑期实习生,负责解决记忆问题。杨继续继续在西北部的CRAMES系统的早期设计和原型,并通过第二次NEC暑期实习。 NEC和西北部的每个团队成员都从一开始就参与了这项工作的技术方面,每周会面一次或两次。当工作从研究样机到产品开发时,NEC接手了。

西北和NEC已经在CRAMES技术上提交了联合专利申请。

http://www.northwestern.edu



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