基于fpga的gzip解壓縮算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

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1、巧聲拓觀麟圓碩±學(xué)位論文胃國(guó)觀１基于ＦＰＧＡ的ＧＺＩＰ解壓縮算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)作者姓名膝大新ｌｓｌ學(xué)校導(dǎo)臟名、職祿包軍抹副教授企業(yè)導(dǎo)ＪＨＰ姓名、職賴姚濤贏工ｍ申請(qǐng)學(xué)位類別工程碩壬西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。思我所知，除了義中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝；也不包含中所羅列的內(nèi)容外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果一為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的村

2、料。與我同工作的同事對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。一。學(xué)位論文若有不實(shí)么處ｉ本人承擔(dān)切法律責(zé)巧＂日畑：＾化Ａ心本人簽名：新嗎西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解兩安化子科技大學(xué)有關(guān)保酌和使用學(xué)位論文的規(guī)定，日Ｐ：硏究化巧－。＿學(xué)校巧枚保巧送交論文校攻讀學(xué)位期間論義｜作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)搖ｈ沖安化子科技大學(xué)內(nèi)容，允許采用影、的捏印件，允許巧闊巧閱論文；學(xué)?？桑坠颊撐牡娜砍刹糠钟?、縮印或巧它狂制手段保存論義。巧時(shí)本人保證，巧合學(xué)位論文研究成巧克成的論。文、發(fā)明專利等成果，

3、署名單位為西巧電子科技大。學(xué)保密的學(xué)位論文在年解密后適用本技權(quán)書(shū)份本人簽名：部媒：＿ｊ導(dǎo)師簽名知１＝１朋：日用化■矣，城學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1311122852分類號(hào)TN4密級(jí)公開(kāi)西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于FPGA的GZIP解壓縮算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)作者姓名：陳大莉領(lǐng)域：軟件工程學(xué)位類別：工程碩士學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱：包軍林副教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：姚濤高工學(xué)院：微電子學(xué)院提交日期：2016年3月ADesignandImplementationofGZIPDecompressionAlgorithmBasedontheFPGAAth

4、esissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByChenDaliSupervisor:BaoJunlinAssociateProfessorYaoTaoSeniorEngineerMarch2016摘要摘要近幾年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠?。面?duì)著海量的數(shù)據(jù)需要交互，傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的要求就變的非常迫切。壓縮后的數(shù)據(jù)會(huì)占用比原來(lái)數(shù)據(jù)小很多的存儲(chǔ)空間，在傳輸?shù)?/p>

5、過(guò)程中也會(huì)占用較少的帶寬并降低服務(wù)器的傳輸流量，從而進(jìn)行快速的傳輸。因此將數(shù)據(jù)壓縮后進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)，在用到數(shù)據(jù)時(shí)再對(duì)其進(jìn)行解壓縮就變得非常的有必要。傳統(tǒng)意義上大多都是采用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓縮操作的，但軟件在對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓縮操作時(shí)會(huì)占用較大的CPU資源。若采用硬件實(shí)現(xiàn)可降低CPU因處理壓縮/解壓縮時(shí)的資源占用率。而且現(xiàn)在FPGA芯片的快速發(fā)展使得其容量和在處理數(shù)據(jù)的速度上都有很大的提升，因此采用基于硬件的解壓縮方法必然能提高解壓縮速率，降低在瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)的等待時(shí)間。針對(duì)于軟件壓縮和解壓縮占用大量的CPU資源并且軟件對(duì)于處理大數(shù)據(jù)的能力較差的問(wèn)題，在對(duì)

6、比分析國(guó)內(nèi)外對(duì)于各種壓縮算法研究的基礎(chǔ)上，分析各種壓縮方法的優(yōu)劣，最終選定通用的實(shí)時(shí)無(wú)損壓縮算法GZIP算法來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器到客戶端的數(shù)據(jù)處理。本文提出了一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)的GZIP解壓縮算法。所設(shè)計(jì)模塊在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重構(gòu)的條件下，盡量的提高解壓縮速率。GZIP壓縮使用的是Deflate算法，解壓縮使用Inflate算法。采用Verilog語(yǔ)言完成了GZIP解壓縮硬件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)利用FPGA的并行處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，加快解壓縮的速率。通過(guò)增加FIFO模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流水線處理，并增加多個(gè)存儲(chǔ)模塊，來(lái)緩存大量的數(shù)據(jù)，并且在建立動(dòng)態(tài)Huffman樹(shù)的過(guò)程中利用多個(gè)RAM，充

7、分利用FPGA的優(yōu)勢(shì)提高設(shè)計(jì)的并行性，加快動(dòng)態(tài)樹(shù)的建立，降低處理數(shù)據(jù)的等待時(shí)間。本文用Questasim進(jìn)行功能仿真，測(cè)試文檔選取大小不同且壓縮方式不同的文件進(jìn)行測(cè)試，仿真的結(jié)果用MD5工具對(duì)生成的報(bào)文摘要進(jìn)行校驗(yàn)，得到的解壓縮文件和未壓縮之前的文件的報(bào)文摘要完全一致，證明了設(shè)計(jì)的可行性。在FPGA上進(jìn)行驗(yàn)證，采用DMA軟核實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)和FPGA間的搬運(yùn)工作，采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試文件進(jìn)行測(cè)試，解壓縮單通道吞吐率可達(dá)600Mbps，并用MD5校驗(yàn)工具對(duì)生成的文件提取報(bào)文摘要，和未壓縮前的文件的報(bào)文摘要進(jìn)行比對(duì)完全一致，證明了硬件設(shè)計(jì)的正確性。驗(yàn)證結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的GZ

8、IP解壓縮模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軟硬件壓縮的文