無損數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮的軟件及硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展,需要處理的數(shù)據(jù)信息也變得越來越龐大.海量的數(shù)據(jù)信息會(huì)占用大量存儲(chǔ)空間，同時(shí)還會(huì)占據(jù)大量傳輸帶寬，這給信息的存儲(chǔ)和傳輸都帶來不便.因此,數(shù)據(jù)壓縮正逐步的體現(xiàn)著其獨(dú)特的重要性。此外，僅采用軟件壓縮會(huì)大量占用系統(tǒng)資源，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行速度。本文的研究課題正是基于上述背景提出的。
　　本課題在廣為使用的LZW算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn)，最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)。首先，本文對常用到的無損數(shù)據(jù)壓縮方法進(jìn)行了對比。在綜合考

2、慮了壓縮算法用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)的特性和硬件實(shí)現(xiàn)的難易程度，選定了LZW算法作為本文的基礎(chǔ)算法。然后，本文使用C語言對數(shù)據(jù)的無損壓縮和解壓進(jìn)行了基于LZW的建模和仿真，并針對壓縮和解壓階段進(jìn)行了優(yōu)化。在壓縮階段，優(yōu)化了字典更新方式。新的字典更新方式放棄了經(jīng)典LZW算法在字典滿后清空字典的方式，而是在字典滿之后只選擇性的清空其中的一部分詞條，從而使新的字典更新方式不僅對壓縮速率有所提升，同時(shí)讓LZW算法優(yōu)于其他無損壓縮方法的自適應(yīng)特性得到了提高。

3、在解壓階段，本文對原有的詞條形成方式進(jìn)行了擴(kuò)展，新詞條能夠在解壓階段減少查詢字典的次數(shù)，從而提高解壓速度。然后本文將系統(tǒng)劃分為幾個(gè)模塊，使用Verilog對各模塊進(jìn)行描述并使用Modelsim對其進(jìn)行了功能仿真。最后，本文選用XILINX公司的Spartan-3A系列的XC3S50AN芯片搭建了系統(tǒng)的硬件電路，并對硬件電路的功能進(jìn)行了測試和分析。
　　最后，對軟件部分的仿真和硬件部分的測試表明，優(yōu)化后的算法和經(jīng)典LZW算相比壓縮效