FPGA实现的LZO实时无损压缩硬件设计及其性能优化

本文主要探讨了基于FPGA的LZO实时无损压缩的硬件设计。LZO压缩算法作为一种实时压缩算法，其核心在于通过重复长度L和指回距离D来识别和替换已存在的字符串，从而实现高效压缩。LZO算法在保持高速压缩性能的同时，具有大约50%的压缩率，这在图1(A)中Linux操作系统下的开源压缩算法测试中得到了体现，LZO的压缩速率表现出色。 LZO算法的工作原理分为两个步骤：1.1中，算法会检查待处理字符串，如果遇到重复字符序列，就记录重复长度和指回距离，用元组表示替换；如果没有重复，直接输出新字符。举例来说，字符串"ABCDEFGHABCDEFJKLM"会被压缩为"(08)hABCDEFGH(6,8)(04)hJKLM"。1.2节中，压缩后的数据需要经过特定的编码格式，以适应不同类型的数据并简化解压缩过程，提高速度且减少内存需求。 在硬件设计方面，2.1节描述了一种基于FPGA的LZO压缩算法实现，该结构包含输入缓存模块，用于接收原始数据，以及核心的压缩处理单元，负责执行LZO算法的具体操作。硬件设计的关键在于优化硬件资源，以充分利用FPGA的并行性和高带宽，提高压缩速度。此外，可能还包括其他辅助组件，如数据流管理、错误检测和修复机制等，以确保压缩过程的可靠性和效率。 本文旨在探索如何将LZO算法有效地转化为硬件实现，以适应嵌入式和实时应用的需求，如单片机系统中，这有助于减少处理器负载，节省功耗，并在实时性要求严格的环境中提供高效的压缩性能。通过FPGA平台的定制化设计，可以在硬件层面进一步提升LZO压缩的实时性和压缩效率，是现代嵌入式系统中值得深入研究的技术方向。