基于FPGA的GZIP解压缩算法的设计和实现

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangzexv001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近几年来,随着科技的发展,计算机网络成为人们日常生活不可或缺的一部分。面对着海量的数据需要交互,传输和存储数据的要求就变的非常迫切。压缩后的数据会占用比原来数据小很多的存储空间,在传输的过程中也会占用较少的带宽并降低服务器的传输流量,从而进行快速的传输。因此将数据压缩后进行传输或存储,在用到数据时再对其进行解压缩就变得非常的有必要。传统意义上大多都是采用软件对数据进行压缩和解压缩操作的,但软件在对大数据进行压缩和解压缩操作时会占用较大的CPU资源。若采用硬件实现可降低CPU因处理压缩/解压缩时的资源占用率。而且现在FPGA芯片的快速发展使得其容量和在处理数据的速度上都有很大的提升,因此采用基于硬件的解压缩方法必然能提高解压缩速率,降低在浏览网页时的等待时间。针对于软件压缩和解压缩占用大量的CPU资源并且软件对于处理大数据的能力较差的问题,在对比分析国内外对于各种压缩算法研究的基础上,分析各种压缩方法的优劣,最终选定通用的实时无损压缩算法GZIP算法来实现服务器到客户端的数据处理。本文提出了一种基于FPGA实现的GZIP解压缩算法。所设计模块在实现数据重构的条件下,尽量的提高解压缩速率。GZIP压缩使用的是Deflate算法,解压缩使用Inflate算法。采用Verilog语言完成了GZIP解压缩硬件的设计。设计利用FPGA的并行处理数据的优势,加快解压缩的速率。通过增加FIFO模块来实现数据的流水线处理,并增加多个存储模块,来缓存大量的数据,并且在建立动态Huffman树的过程中利用多个RAM,充分利用FPGA的优势提高设计的并行性,加快动态树的建立,降低处理数据的等待时间。本文用Questasim进行功能仿真,测试文档选取大小不同且压缩方式不同的文件进行测试,仿真的结果用MD5工具对生成的报文摘要进行校验,得到的解压缩文件和未压缩之前的文件的报文摘要完全一致,证明了设计的可行性。在FPGA上进行验证,采用DMA软核实现数据在计算机和FPGA间的搬运工作,采用标准测试文件进行测试,解压缩单通道吞吐率可达600Mbps,并用MD5校验工具对生成的文件提取报文摘要,和未压缩前的文件的报文摘要进行比对完全一致,证明了硬件设计的正确性。验证结果表明所设计的GZIP解压缩模块可以实现对软硬件压缩的文件进行数据重构,并且对文件的解压缩速率比同期软件速率提高40%左右。为之后该算法在服务器上的硬件实现奠定了基础。
其他文献
近年来,“维稳”这个词汇受到了前所未有的关注。无论是各级政府对于“维稳”的理解和贯彻还是民间以及学界对于“维稳”的评判和解析,都体现出稳定在中国当前政治社会生活中的重要性。特别吸引舆论关注的是,网络上很多网友质疑“维稳”成了一些地方政府的“遮羞布”,甚至成了一些地方官员滥用职权、徇私枉法的“庇护伞”。  例如:2010年8月发生的湖南金浩茶油致癌物超标事件,当地政府部门隐瞒检验结果的借口,竟然是为
农业高校在构建农业科技网络化的信息服务体系中具有人力资源、农业科技文献信息资源、技术与设备的优势,探讨其参与构建网络化的农业科技信息服务体系,为农户、涉农企业、农
文中提出了一种基于FPGA-IP核的FFT算法硬件模块的设计方案,该方案采用四分块递推FFT算法,具有结构规范、递推性好、实时性强等特点,结合DSP对模块的数据输入和输出的软件控
随着医疗水平及医疗质量不断提高,临床对用血的准确性、及时性提出更高要求,血站的血液制品的管理与监控显得尤为重要.血站的质量管理是将技术、行政和统计学有机结合而形成
以 CSSCI 为数据来源,分析国内图书情报领域本体研究的网络结构,得出国内本体研究主要集中在本体的基本理论研究、本体与语义网研究及本体在图书情报领域的应用研究。通过对外
近年来各种抗生素的大量应用,尤其广谱抗生素的滥用,造成耐药突变菌株的大量出现,经验用药失败率高,大剂量用药易造成药物中毒。检测病原微生物对抗生索的敏感性是临床微生物实验
第八届中国国际航空航天博览会于2010年11月16日至21日在珠海隆重举行,参展规模和展品是历届航展之最。那一件件披着“神秘面纱”的各式武器展品,有着能让人细细品味的新看点。
丹江口市是南水北调中线核心水源区,为完成“一库清水永续北送”的历史使命,确立“生态立市”发展战略,加快生态修复,强化污染治理,注重环境保护和资源可持续开发,以水污染防治和水
人脸识别是一种根据人类的面部特征来鉴别个体的技术。其中需要通过摄像机获取人脸图像,但在产生大量的小文件过程中,过去的分布式文件系统很难为其提供高性能读写和快速检索
本文结合汕头市矿山地质环境详细调查实践,根据汕头市矿产资源开发利用现状,分析矿山地质环境保护现状,并提出针对性的对策建议,以期为当前汕头市矿山地质环境保护提供参考意