无损数据压缩算法的fpga实现 大学论文.doc

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1、毕业设计（论文）报告纸编号南京航空航天大学毕业设计题目无损数据压缩算法的FPGA实现学生姓名学号041220318学院电子信息工程学院专业信息工程班级0412206指导教师二〇一六年五月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：无损数据压缩算法的FPGA实现）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名：年月日（学号）：无损数

2、据压缩算法的FPGA实现摘要随着信息技术的快速发展，数据量呈现爆炸性增长，因此数据压缩越来越受到人们的重视。目前，无损压缩算法大多数都是基于软件方式的实现，但是这在很多场合下已经不能满足高速数字系统的要求，所以基于硬件方式的实现成为了新的研究热点。目前已有LZ77、LZ78及LZW等算法的硬件实现，但是都存在搜索窗口较小，压缩率较低，速度较慢等缺陷。本文出于硬件实现的考虑，对LZ4算法进行了适当的修改，基于FPGA进行实现，经实测发现其压缩率和速度都得到了显著提升。关键词：无损压缩，LZ4，Verilog，FP

3、GAvFPGAImplementationofLosslessDataCompressionAbstractWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,theamountofdatapresentsexplosivegrowth.Therefore,moreandmoreattentionhasbeenpaidtothedatacompression.Uptodate,mostoflosslesscompressionalgorithmsarerealizedi

4、nsoftware.However,softwareimplementationinmanyoccasionscannotmeettherealtimerequirementsofhigh-speedsystem.Thehardwareimplementationofdatacompressionalgorithmsisbecomingaresearchhotspot.Nowadays,therearehardwareimplementationsofthelosslessdatacompressionalgo

5、rithmssuchasLZ77,LZ78,LZWetc.Buttheyhavedefectsincludingsmallsearchwindow,lowcompressionrate,andslowprocessingspeed.Inthisthesis,fortheconsiderationofthehardwareimplementation,theLZ4algorithmisappropriatelymodifiedtobeimplementedonXilinxFPGAKC705evaluationbo

6、ard,whichoffershighercompressionrateandspeed.KeyWords：Losslesscompression;LZ4;Verilog;FPGAv目录摘要iAbstractii第一章引言11.1课题研究背景及意义11.2本文研究内容和结构安排2第二章基本原理和常用算法32.1数据信息量、熵和冗余度介绍32.2LZ系列算法概述32.3LZ4算法简介4第三章LZ4无损压缩算法原理53.1数据流格式53.2官方LZ4格式53.3修改后的LZ4格式73.4算法流程73.4.1hash

7、表73.4.2匹配算法83.4.3流操作83.5解压93.5.1官方LZ4格式解压流程93.5.2修改后的LZ4格式解压流程9第四章LZ4无损压缩算法硬件实现方案114.1方案一114.1.1硬件框图114.1.2算法流程124.1.3硬件调试时序图134.1.4压缩速度计算144.2方案二144.2.1硬件框图14v4.2.2算法流程144.2.3硬件调试时序图164.2.4压缩速度计算164.3方案三164.3.1硬件框图164.3.2算法流程174.3.3硬件调试时序图184.3.4压缩速度计算184.4

8、各方案优缺点分析194.4.1资源消耗比较194.4.2压缩速度比较194.4.3最佳方案选择19第五章LZ4无损压缩算法硬件实现215.1LZ4核总体框架215.2LZ4压缩验证结构图225.3LZ4核内部模块功能说明225.4LZ4核性能27第六章LZ4无损压缩算法硬件实现功能测试296.1测试框架图296.2数据测试表格296.3与已有的LZ系列的实现对比30第七章LZ4解压缩算