基于fpga的gzip硬件壓縮電路設(shè)計(jì)

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1、爲(wèi)聲毛謂我匈碩±學(xué)位論文國(guó)．基于ＦＰＧＡ的ＧＺＩＰ硬件壓縮電路設(shè)計(jì)作者姓名張思思學(xué)校導(dǎo)師姓名、職賴包宰化副教擺企業(yè)導(dǎo)師姓名、職賴雜波贏工Ｍ申請(qǐng)學(xué)位類別工活碩豐＇、的西安電子科技大學(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。盡我所知，除了文中特別加標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容＾？外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果也不包含；為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料一。與我同

2、工作的同志對(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。學(xué)位論文若有不實(shí)之處一，本人承擔(dān)切法律責(zé)任。本人簽名；如《義日期：西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱、借閱論文；學(xué)校可Ｗ公布論文的全部或部分內(nèi)容，允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時(shí)本人保證，獲得學(xué)位后結(jié)合學(xué)位論文研究成果撰寫的文章，署名單位為西安電子科技大學(xué)。保密的

3、學(xué)位論文在年解密后適用本授權(quán)書。＿＿人簽：：本名＿導(dǎo)師簽名Ｉ．如＇在、日期：期；日學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1311122854分類號(hào)TN4密級(jí)公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于FPGA的GZIP硬件壓縮電路設(shè)計(jì)作者姓名：張思思領(lǐng)域：集成電路工程學(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：董建波高工學(xué)院：微電子學(xué)院提交日期：2016年1月FPGA-BasedImplementationofGZIPCompressionAlgorithmAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialful

4、fillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByZhangsisiSupervisor:BaojunlinAssociateProfessorDongjianboSeniorEngineerFebruary2015摘要摘要當(dāng)今社會(huì)，在信息呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)，云計(jì)算的興起，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，新的工作負(fù)載不斷增大，海量數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的問(wèn)題不斷引起關(guān)注，如何能夠高效的傳輸海量的數(shù)據(jù)，同時(shí)不對(duì)處理器造成過(guò)于沉重的負(fù)荷的問(wèn)題亟待解決。當(dāng)處理和傳輸海量數(shù)據(jù)的時(shí)候，必然會(huì)占用

5、大量的內(nèi)存和帶寬，所以在數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮將是非常必要的。GZIP作為一種適宜實(shí)現(xiàn)的壓縮算法。該算法綜合了字典模式LZ77算法（AbrahamLempel和JacobZib在1977年提出）和統(tǒng)計(jì)冗余的Huffman（DavidA.Huffman提出）兩種算法，不但可以達(dá)到很高的壓縮率，而且該算法已經(jīng)開源，沒(méi)有專利保護(hù)，適合硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)該算法高效的數(shù)據(jù)壓縮率，能夠顯著減少存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所需要的空間，同時(shí)提升數(shù)據(jù)帶寬效率。雖然GZIP壓縮算法已經(jīng)取得很好的壓縮率，但是基于軟件的GZIP壓縮算法速率并不高，而且存在過(guò)多占用處理器資源的缺點(diǎn)，對(duì)于海量數(shù)

6、據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間占用大量CPU資源，不能充分的發(fā)揮CPU的性能，且軟件基于串行執(zhí)行特性，速率較低，使其難以實(shí)現(xiàn)處理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求。本論文提出基于FPGA實(shí)現(xiàn)的GZIP壓縮電路，利用FPGA低功耗，強(qiáng)大的并行計(jì)算能力等優(yōu)勢(shì)，大幅提高壓縮速率，基于該硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多種用于加速的硬件電路，加速方案包括：修改字典存儲(chǔ)器，高效的哈希算法和匹配方法等。針對(duì)所設(shè)計(jì)的電路，完成了在FPGA開發(fā)平臺(tái)上的測(cè)試，運(yùn)行頻率125MHz，壓縮單通道吞吐率可達(dá)400Mbps；同時(shí)采用卡爾加里語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行測(cè)試，相對(duì)比軟件模型，壓縮測(cè)試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的電路在支持標(biāo)準(zhǔn)GZIP文件壓縮格

7、式的同時(shí)，盡管壓縮率有所降低，但壓縮速率提升10倍左右。本文提出的基于FPGA實(shí)現(xiàn)的壓縮電路對(duì)于通用數(shù)據(jù)具有較好的數(shù)據(jù)壓縮效果，同時(shí)擁有較高的吞吐量，可廣泛用于需要進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮的云計(jì)算、數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：無(wú)損壓縮，壓縮率，LZ77，Huffman，GZIPIABSTRACTABSTRACTIntoday'ssociety,informationshowingexplosivegrowth,riseofcloudcomputing,thearrivaloftheageofbigdata,newworkloadisincreasing,andcon

8、tinue