本發(fā)明涉及緩存領(lǐng)域，尤其涉及一種基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法。

背景技術(shù)：

1、在定義數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以包含多個(gè)次關(guān)鍵字成員，當(dāng)其作為全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在fpga上時(shí)，此類全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通常使用在片上緩存中構(gòu)建查找表的方法來解決算法中的運(yùn)算問題，即將所有的全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)按任意順序組織在同一張查找表中，并存放在片上緩存中，通過為每一個(gè)數(shù)據(jù)元素創(chuàng)建一個(gè)全局索引來查找、更新和移動(dòng)表中數(shù)據(jù)元素，完成相關(guān)計(jì)算。

2、上述方法，即片上緩存內(nèi)查表法對(duì)于數(shù)據(jù)量小的小體系實(shí)現(xiàn)簡單，計(jì)算效率高；但對(duì)于大體系，由于現(xiàn)有的fpga片上緩存有限，無法存放整張查找表，若需要使用一張查找表來完成查找、更新和移動(dòng)表中數(shù)據(jù)元素，并完成相關(guān)計(jì)算，則實(shí)現(xiàn)困難。

3、對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)中存在兩種解決方法：

4、一種方法是仍然維護(hù)全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表，但將全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表存放到片外緩沖上；這種處理方法雖然實(shí)現(xiàn)簡單，但存在極大增加訪問延遲的問題，對(duì)于離散隨機(jī)的數(shù)據(jù)訪問，其效率會(huì)大幅度降低；

5、另一種方法是利用全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的存取存在一定的局部性；在片上緩存中，每次存放全局動(dòng)態(tài)表的一部分，即局部動(dòng)態(tài)表；但由于全局索引無法直接索引局部動(dòng)態(tài)表，且表中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存在元素的更新和移動(dòng)，所以需要為局部動(dòng)態(tài)表構(gòu)建新的局部索引；一種常見的索引方法是通過哈希(hash)來進(jìn)行索引，即將全局索引哈希為局部索引后，再通過局部索引查找對(duì)應(yīng)元素；哈希算法帶來的問題是：哈希沖突的存在導(dǎo)致難以獲知確定性的硬件節(jié)拍數(shù)，因此難以實(shí)現(xiàn)硬件流水，只能串行執(zhí)行，而這同樣極大增加訪問延遲，降低了計(jì)算效率；同時(shí)，在更新局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，哈希表也難以確定包含指定次關(guān)鍵字的所有數(shù)據(jù)元素的位置，導(dǎo)致時(shí)間復(fù)雜度提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明提供的一種基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)訪問由全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)成的查找表時(shí)，數(shù)據(jù)訪問延遲大、算法時(shí)間復(fù)雜度高的問題，實(shí)現(xiàn)降低數(shù)據(jù)訪問延遲，調(diào)高計(jì)算效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明提供的一種基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法，包括以下步驟：

4、s101：為全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中每一個(gè)次關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)firstn節(jié)點(diǎn)，firstn節(jié)點(diǎn)設(shè)置局部索引，用于指向次關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)元素中處于第n個(gè)位置的第一個(gè)數(shù)據(jù)元素；

5、s102：為數(shù)據(jù)元素中每一個(gè)次關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)next數(shù)據(jù)項(xiàng)，next數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置局部索引，指向次關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)元素中處于相同位置的下一個(gè)數(shù)據(jù)元素；

6、s103：遍歷所有的數(shù)據(jù)元素通過頭插法構(gòu)建以firstn節(jié)點(diǎn)為頭節(jié)點(diǎn)的鏈表，將鏈表組織成多組局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；

7、s104：將局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及與次關(guān)鍵字相關(guān)的數(shù)據(jù)依次從片外緩存?zhèn)鬏數(shù)狡暇彺妗?/p>

8、本發(fā)明提供的基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法，優(yōu)選地，所述步驟s103中，在將鏈表組織成多組局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，將第一個(gè)次關(guān)鍵字相同的數(shù)據(jù)元素存放在同一組局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中。

9、本發(fā)明提供的基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法，優(yōu)選地，還包括在不同局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)間移動(dòng)數(shù)據(jù)元素的方法；所述在不同局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)間移動(dòng)數(shù)據(jù)元素的方法包括以下步驟：

10、s201：獲取第n個(gè)位置為所查次關(guān)鍵字的第一個(gè)數(shù)據(jù)元素的firstn節(jié)點(diǎn)，并獲取數(shù)據(jù)元素；

11、s202：遍歷以firstn節(jié)點(diǎn)為頭節(jié)點(diǎn)的鏈表的所有數(shù)據(jù)元素；

12、s203：獲取目標(biāo)局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)空間，并將數(shù)據(jù)元素移動(dòng)至該局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)空間；

13、s204：更新指向該數(shù)據(jù)元素的next數(shù)據(jù)項(xiàng)；

14、s205：更新以firstn節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)的鏈表中指向該數(shù)據(jù)元素的索引；

15、s206：尋找鏈表中所查次關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)元素中處于相同位置的下一個(gè)數(shù)據(jù)元素，執(zhí)行步驟s203，直至鏈表中無符合尋找要求的數(shù)據(jù)元素。

16、本發(fā)明提供的一種基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法，優(yōu)選地，還包括查找或更新包含指定次關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)元素的方法；所述在不同局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)間移動(dòng)數(shù)據(jù)元素的方法包括以下步驟：

17、s301：設(shè)置雙重循環(huán)，外層循環(huán)遍歷包含指定次關(guān)鍵字的所有鏈表，內(nèi)層循環(huán)遍歷鏈表中的數(shù)據(jù)元素；

18、s302：在內(nèi)層循環(huán)內(nèi)，將查找到的符合條件的數(shù)據(jù)元素添加到結(jié)果集合中，或更新該數(shù)據(jù)元素中與指定次關(guān)鍵字相關(guān)的非關(guān)鍵字的值。

19、上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或者有益效果：

20、本發(fā)明提供的基于十字鏈表算法的局部化全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方法，在步驟s101中，全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括若干個(gè)由次關(guān)鍵字構(gòu)成的數(shù)據(jù)元素，為了便于劃分局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，將全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)所有數(shù)據(jù)元素中的次關(guān)鍵字均設(shè)置有一個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，每個(gè)相同的次關(guān)鍵字按其在數(shù)據(jù)元素中所處的位置標(biāo)記為firstn節(jié)點(diǎn)，n為該次關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)元素中處于第n個(gè)位置，firstn節(jié)點(diǎn)是局部索引，用于指向次關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)元素中處于第n個(gè)位置的第一個(gè)數(shù)據(jù)元素，此處第一個(gè)指數(shù)據(jù)元素排列在全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)的位置；通過對(duì)全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)所有數(shù)據(jù)元素中的次關(guān)鍵字設(shè)置firstn節(jié)點(diǎn)，可以對(duì)每個(gè)次關(guān)鍵字按照其在數(shù)據(jù)元素中所處位置進(jìn)行分類，便于對(duì)次關(guān)鍵字進(jìn)行查詢，同時(shí)可以將由整個(gè)全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)成的查找表分割為多個(gè)查詢組；

21、在步驟s102中，為數(shù)據(jù)元素中每一個(gè)次關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)next數(shù)據(jù)項(xiàng)，next數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置局部索引，指向次關(guān)鍵字在數(shù)據(jù)元素中處于相同位置的下一個(gè)數(shù)據(jù)元素，可以提高查詢包含所需查找的次關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)元素的能力，同時(shí)，在所需查找的次關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)元素中還包括其他設(shè)置有next數(shù)據(jù)項(xiàng)的次關(guān)鍵字，此類次關(guān)鍵字同樣地可以指向在數(shù)據(jù)元素中與其處于相同位置的下一個(gè)數(shù)據(jù)元素，從而以較小的緩存空間可以獲取與所需查找的數(shù)據(jù)元素相關(guān)的其他數(shù)據(jù)元素；

22、在步驟s103中，遍歷全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)所有的數(shù)據(jù)元素，并通過頭插法構(gòu)建以firstn節(jié)點(diǎn)為頭節(jié)點(diǎn)的鏈表，即將含有相同次關(guān)鍵詞且其firstn節(jié)點(diǎn)相同的數(shù)據(jù)元素以頭插法的方式放入一個(gè)鏈表內(nèi)，將鏈表組織成多組局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其結(jié)合步驟s102，可以構(gòu)成十字鏈表；相較于現(xiàn)有技術(shù)中將全局索引哈希為局部索引的方法，通過對(duì)鏈表的尋址方法，可以在確定的周期內(nèi)讀取到下一個(gè)需要計(jì)算的數(shù)據(jù)元素，保證了流水線化的可能性；同時(shí)，由于十字鏈表的特性，可以在o(1)時(shí)間復(fù)雜度找到包含指定次關(guān)鍵字在指定位置的數(shù)據(jù)元素，降低了更新和移動(dòng)局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中包含指定次關(guān)鍵字在指定位置的數(shù)據(jù)元素的時(shí)間復(fù)雜度；

23、在步驟s104中，將局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及與次關(guān)鍵字相關(guān)的數(shù)據(jù)依次從片外緩存?zhèn)鬏數(shù)狡暇彺妫噍^于現(xiàn)有技術(shù)中將所有全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存放在片外緩存的方法，將全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)局部化為多組局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并將局部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分批從片外緩存?zhèn)鬏數(shù)狡暇彺孢M(jìn)行計(jì)算，可以充分利用程序的局部性以及片上緩存的低延遲特性，從而降低數(shù)據(jù)訪問延遲，調(diào)高計(jì)算效率。