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文檔簡介
1、隨著云計算和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的興起,計算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)存儲和傳輸速率要求越來越高,現(xiàn)有的無損壓縮軟件逐漸變得難以滿足實時數(shù)據(jù)訪問的速率需求。新一代LZ4算法得益于百兆字節(jié)每秒(Million Bits per second,MBps)級別的壓縮速率,在高速壓縮場合得到廣泛的應(yīng)用。專用硬件壓縮電路能夠充分利用硬件的并發(fā)性和實時性,提供較高的壓縮率和壓縮速率性能,并且,壓縮過程不需要占用中央處理器(Central Processing Unit,C
2、PU)的計算資源,對壓縮率和壓縮速率性能之間的折中只取決于電路結(jié)構(gòu)。
本文提出了針對LZ4壓縮率缺陷的優(yōu)化方案。使用現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,F(xiàn)PGA)設(shè)計并實現(xiàn)了字典緩沖器、并行匹配電路、字符串分割電路、并行編碼器、校驗電路和流水線控制器,共同組成LZ4壓縮電路。為了進(jìn)一步優(yōu)化壓縮率,提出了以半靜態(tài)哈夫曼(Huffman)編碼為基礎(chǔ)的二級壓縮方法,并使用FPGA設(shè)計了統(tǒng)計、
3、排序、建樹、碼長優(yōu)化、碼表生成以及編碼電路。此外,將LZ4電路和半靜態(tài)Huffman編碼電路進(jìn)行級聯(lián),解決了LZ4壓縮電路的壓縮率與兼容性之間的矛盾。
本文所述的壓縮電路在Xilinx KC705開發(fā)平臺上進(jìn)行測試。設(shè)定電路工作頻率125MHz,使用卡爾加里語料庫(Calgary Corpus)和坎特伯雷語料庫(Canterbury Corpus)進(jìn)行性能測試。結(jié)果表明,在兼容模式下,平均壓縮率(52.76%和49.95%)和
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