[實用新型]一種硬件LZ77壓縮實現系統

有效

• 申請號: 201220598485.5
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN202931289U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張林;李瑋;李冰
• 申請（專利權）人: 無錫芯響電子科技有限公司
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本實用新型涉及數據壓縮，特別是采用乒乓操作的硬件LZ77壓縮實現系統及其實現方法。

背景技術

隨著信息和通信技術的迅猛發展，數據交換量日益增大，大規模的數據處理也變的更加的繁雜。對于如此龐大的數據必須進行有效的壓縮，才能夠有效的減少數據的存儲量，最大限度的合理利用有限的數據傳輸帶寬。除此之外，壓縮后的數據在一定程度上是對原始數據的加密，能夠更好的保護數據。

數據壓縮可分成兩種類型，一種叫做無損壓縮，另一種叫做有損壓縮。

無損壓縮是指使用壓縮后的數據進行重構(或者叫做還原，解壓縮)，重構后的數據與原來的數據完全相同；無損壓縮用于要求重構的信號與原始信號完全一致的場合。一個很常見的例子是磁盤文件的壓縮。根據目前的技術水平，無損壓縮算法一般可以把普通文件的數據壓縮到原來的1/2～1/4。大多數壓縮程序使用基于自適應字典的LZ算法來縮小文件。“LZ”指的是此算法的實用新型者Lempel和Ziv，“字典”指的是對數據塊進行歸類的方法。

目前，絕大部分的壓縮還是有軟件實現，對數據的壓縮處理操作仍然是由中央處理器（CPU）來完成的，當面對海量數據處理時，必然會占用大量的CPU資源，使得在進行數據壓縮的同時進行其他操作變成了難題。除此之外，軟件壓縮是一種順序進行的操作，無法取得高效率的并行運算。

因此，如何有效的提高壓縮算法的效率，減輕海量數據壓縮給CPU帶來的壓力成為了現有的軟件壓縮解壓縮技術的主要問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的一個技術問題是提供一種硬件LZ77壓縮實現系統和方法，能夠有效的提高LZ77壓縮算法的效率，將CPU從海量數據壓縮中解脫出來。

本實用新型為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種硬件LZ77壓縮實現系統，其特征在于，該系統包括：

PCIE接口模塊，用于實現與上位機的通信；

數據直接訪問模塊DMA，用于實現數據的直接訪問；

數據打包解包模塊，用于實現數據通信時對數據的組包和解包操作；

數據寫入緩存模塊，用于緩存待壓縮的數據；

壓縮算法模塊，用于實現重復字符串的查找，計算重復字符串的匹配長度，進行LZ77編碼；

字典模塊，用于存儲歷史字符串；

非定長碼元拼接模塊，用于將非定長的編碼高速拼接成定長的數據塊；

數據讀出緩存模塊，用于緩存壓縮后的數據。

其進一步特征在于，所述的數據寫入緩存模塊包括：

兩個如隨機存取存儲器RAM或者先入先出存儲器FIFO的數據存儲裝置，用于存儲待壓縮的數據；

多路選擇器，用于選擇將待壓縮的數據存儲在兩個數據存儲裝置中的其中一個數據存儲裝置；

通過多路選擇器和兩個數據存儲裝置實現數據寫入的乒乓操作。

所述的壓縮算法模塊包括：

數據暫存模塊，用于臨時暫存一定量的數據；

字典讀取模塊，用于產生字典的讀控制信號和讀取字典中的數據；

最大長度匹配模塊，用于計算出現重復字符串時的最大重復長度；

LZ77編碼模塊，用于對待壓縮數據進行相應的編碼；

字典更新模塊，用于產生字典的寫控制信號和更新字典中的數據。

根據權利要求1所述的硬件LZ77壓縮實現系統，其特征在于，所述的字典模塊包括：

哈希表模塊，用于存儲最新的歷史字典信息；

字典鏈表模塊，用于存儲其他的歷史字典信息；

索引初始化模塊，用于初始化哈希表模塊；

鏈表初始化模塊，用于初始化字典鏈表模塊。

所述的非定長碼元拼接模塊包括：

非定長碼元到定長碼元轉換模塊，用于將非定長的數據編碼拼接成定長的數據；

文件大小計算模塊，用于計算文件壓縮后的數據個數，并與壓縮前的文件數據個數比較；

壓縮模式選擇模塊，根據文件壓縮前和壓縮后的數據個數的多少選取壓縮模式；

數據直接存儲模塊，用于當數據選擇直接存儲壓縮模式時對數據的操作。

所述的數據讀出緩存模塊包括：

兩個如隨機存取存儲器RAM或者先入先出存儲器FIFO的數據存儲裝置，用于存儲壓縮后的數據；

寫入數據多路選擇器，用于選擇將壓縮后的數據寫入兩個數據存儲裝置中的其中一個數據存儲裝置；