[實用新型]一種基于GZIP的壓縮硬件系統

有效

• 申請號: 201220601511.5
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN202931290U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 湯曉東;狄永清;李冰;李瑋
• 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

本實用新型涉及一種基于GZIP壓縮硬件系統；屬于數據壓縮技術領域。

背景技術

隨著云計算技術的發展，海量數據存儲和傳輸越來越嚴峻。因此，數據無損壓縮技術得到廣泛的應用以減少數據存儲空間、提升數據傳輸效率。GZIP，即GNU?ZIP壓縮算法是非常著名的無損壓縮算法，無專利保護，復雜度適中，適合硬件平臺實現。

在傳統的數據壓縮領域中，基于軟件平臺的實現的方案得以廣泛的運用，然而基于軟件平臺的實現方法中，占用太多CPU，即Central?Processing?Unit以及內存資源。

在本實用新型中，給出了一種全新的GZIP硬件實現結構并提出了多種加速方案來提升整個系統性能，可以顯著的減少CPU以及內存資源的消耗。高性能系統總線PCIE2.0作為壓縮卡與計算機之間進行通信橋梁，DMA，即Direct?Memory?Access通過PCIE2.0接口把計算機內存中的數據傳輸給GZIP壓縮內核，在內核壓縮完畢之后，DMA再將壓縮過的數據傳遞到就算計的內存中，在數據傳遞和壓縮過程中無需CPU干預。

實用新型內容

本實用新型目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種可實現GZIP壓縮算法、做到軟件壓縮相兼容、提升GZIP壓縮的數據吞吐率，使得數據壓縮過程中無需CPU的干預的GZIP壓縮硬件系統。

本實用新型為實現上述目的，采用如下技術方案：一種基于GZIP的壓縮硬件系統，該系統包括：

一個輸入緩存單元，用于對輸入數據進行緩存；

一個LZ77編碼單元，用于對輸入數據進行LZ77編碼；

一個動態新字符/匹配長度Huffman編碼頻率統計控制單元，用于對LZ77編碼單元輸出的新字符以及匹配長度進行統計；

一個動態指回距離Huffman編碼頻率統計控制單元，用于對LZ77編碼單元輸出的指回距離進行統計；

一個動態新字符/匹配長度Huffman編碼單元，用于對LZ77編碼單元輸出的新字符以及匹配長度進行動態Huffman編碼；

一個動態指回距離Huffman編碼單元，用于對LZ77編碼單元輸出的指回距離進行動態Huffman編碼；

一個動態碼字長度Huffman編碼單元，用于對動態新字符/匹配長度Huffman樹的信息及對動態指回距離Huffman樹的信息進行編碼；

一個靜態新字符/匹配長度Huffman編碼單元，用于對LZ77編碼單元輸出之后的新字符/匹配長度進行靜態Huffman編碼；

一個靜態指回距離Huffman編碼單元，用于對LZ77編碼單元輸出之后的指回距離進行靜態Huffman編碼；

一個數據打包單元，用于判斷采用直接存儲、靜態Huffman編碼以及動態Huffman編碼三種模式中的一種，并按照固定的格式進行編碼輸出；

一個輸出緩存單元，用于緩存數據打包單元輸出的壓縮之后的數據。

優選的，所述輸入緩存單元包括：

兩個數據塊緩存單元，用于存放待壓縮的原始數據；

兩個數據選擇單元，用于控制數據塊緩存單元的讀寫控制權。

優選的，所述LZ77編碼單元包括：

兩對Head/Prev?Hash表，用于對LZ77編碼單元中編碼字符串的快速匹配查找；

一個只讀存儲單元ROM，用于存放循環冗余校驗碼CRC32校驗計算時的常數表；

一個新字符/匹配長度緩存單元，用于存放LZ77編碼單元輸出之后的新字符或者是匹配長度；

一個指回距離緩存單元，用于存放LZ77編碼單元輸出之后的指回距離；

一個主控狀態機單元，用于對數據塊緩存單元中的數據進行數據讀取。

優選的，所述動態新字符/匹配長度Huffman編碼單元包括：

一個新字符/匹配長度頻率緩存單元，用于存放LZ77編碼單元輸出之后新字符以及匹配長度的頻率；

一個新字符/匹配長度父親節點緩存單元，用于存放新字符以及匹配長度Huffman樹中每一個節點的父親節點，其中根節點除外；

一個新字符/匹配長度深度緩存單元，用于存放新字符以及匹配長度Huffman樹中每一個節點在新字符以及匹配長度Huffman樹中的深度；

一個新字符/匹配長度最小堆緩存單元，用于連續存放新字符以及匹配長度Huffman樹中所有的節點；