一種通用FPGA配置數(shù)據(jù)流壓縮與解壓縮系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來(lái),隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的出現(xiàn),可重構(gòu)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。然而,隨著FPGA規(guī)模的不斷擴(kuò)大和可編程資源的不斷豐富,配置文件規(guī)模相應(yīng)增大,導(dǎo)致配置時(shí)間增加。而壓縮配置文件,減小配置文件的規(guī)模,能夠縮短配置時(shí)間。本文基于配置文件的壓縮,研究了配置文件的壓縮算法和解壓縮的硬件結(jié)構(gòu),在很大程度上減少了配置時(shí)間。
　　本文分析了FPGA配置數(shù)據(jù)流的無(wú)損壓縮算法,而其中一種基于靜態(tài)字典的位掩碼壓縮算法具有壓縮率小、硬件解壓縮

2、速度快和占用資源少等優(yōu)點(diǎn)。本文正是基于這種壓縮算法,并根據(jù)FPGA配置數(shù)據(jù)流的特點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的壓縮算法,使其更適合現(xiàn)有的應(yīng)用場(chǎng)合。
　　首先,針對(duì)傳統(tǒng)的基于靜態(tài)字典的位掩碼壓縮算法,通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn),確定了本文使用的掩碼類(lèi)型,即(1s,4f)和(2s,2f)。提出了對(duì)現(xiàn)有的基于貪婪的字典選擇方法的改進(jìn),即先使用非貪婪的方法初始化部分字典,剩下的字典仍使用貪婪的選擇方法來(lái)完成,從而提高字典與數(shù)據(jù)的匹配性。針對(duì)連續(xù)出現(xiàn)的配置數(shù)據(jù)流

3、,使用行程編碼對(duì)上述壓縮的得到的數(shù)據(jù)流進(jìn)一步壓縮,進(jìn)而提高了壓縮比。
　　其次,針對(duì)壓縮之后的變長(zhǎng)碼,提出了對(duì)其進(jìn)行了分解和布局,從而形成多個(gè)固定長(zhǎng)度的壓縮碼,并按一定的要求存放在片外存儲(chǔ)器中,使得解壓縮硬件在讀取壓縮碼具有高效率的同時(shí),也節(jié)約了硬件資源。
　　最后,針對(duì)解壓縮進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn),給出了綜合結(jié)果;并與其他常用的FPGA配置文件壓縮算法作比較,得出了本文采用的壓縮算法在保證良好壓縮率和較少硬件資源的同時(shí),硬件解壓縮