基于LZ77算法的數(shù)據(jù)無損壓縮的硬件設(shè)計的開題報告

基于LZ77算法的數(shù)據(jù)無損壓縮的硬件設(shè)計的開題報告一、選題背景數(shù)據(jù)的壓縮處理在現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)中具有非常重要的作用。由于數(shù)據(jù)壓縮可以大大減少數(shù)據(jù)傳輸、存儲和處理時所需的時間和空間，因此被廣泛應(yīng)用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、存儲器和數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域。而人們在進(jìn)行壓縮處理時，一般會選擇一種或多種適合自己的壓縮算法來實(shí)現(xiàn)，其中LZ77算法可以說是最著名和最常用的其中之一。該算法主要是通過利用字符串的重復(fù)局部性來實(shí)現(xiàn)無損壓縮，并已被廣泛應(yīng)用于壓縮文本、圖像和音頻等各種類型的數(shù)據(jù)。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮速度，許多學(xué)者已經(jīng)開始研究如何將這種算法硬化到專門的壓縮芯片中，從而形成一種新的硬件實(shí)現(xiàn)形式，這種實(shí)現(xiàn)形式具有非常高的壓縮比和處理能力，對于解決大規(guī)模數(shù)據(jù)壓縮問題具有非常重要的作用。因此，本次選題將基于LZ77算法的數(shù)據(jù)無損壓縮硬件設(shè)計作為選題，探究如何利用現(xiàn)代集成電路設(shè)計技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這種算法的硬件加速，并得出高效的數(shù)據(jù)壓縮形式，同時提高解壓縮速度和質(zhì)量，為業(yè)界和學(xué)術(shù)界提供一種新的數(shù)據(jù)壓縮解決方案。二、研究內(nèi)容本次選題將主要從以下兩個方面進(jìn)行探究：（1）基于LZ77算法的數(shù)據(jù)壓縮本項(xiàng)目的第一個目標(biāo)是設(shè)計一個基于LZ77算法的數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮系統(tǒng)，通過研究和實(shí)現(xiàn)LZ77算法，確定壓縮和解壓縮的處理流程，并在硬件實(shí)現(xiàn)中加入適當(dāng)?shù)募拇嫫骱瓦壿媶卧詫?shí)現(xiàn)高效的壓縮和解壓縮處理。設(shè)計壓縮系統(tǒng)和解壓縮系統(tǒng)，并測試壓縮和解壓縮的結(jié)果是否符合預(yù)期。（2）LZ77算法硬件實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的第二個目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個基于LZ77算法的硬件處理器。該處理器將在FPGA實(shí)現(xiàn)，通過硬件描述語言Verilog來實(shí)現(xiàn)各種邏輯電路實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)CPU之后，對其進(jìn)行規(guī)?；臏y試，以獲得最佳的性能。三、研究意義本次選題的研究成果將具有以下重要意義：（1）掌握基于LZ77算法的數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮流程和方法，為數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域提供一種新的設(shè)計思路。（2）實(shí)現(xiàn)基于LZ77算法的硬件處理器，為數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域的硬件設(shè)計提供一種新的解決方案。（3）將LZ77算法硬化到專用硬件中，可以實(shí)現(xiàn)更高效和更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮，并能夠更好地應(yīng)對數(shù)據(jù)傳輸、存儲和處理的需求。四、研究方法和步驟本次選題的研究方法和步驟如下：（1）深入研究LZ77算法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，掌握其壓縮和解壓縮的基本流程。（2）設(shè)計基于LZ77算法的數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮系統(tǒng)，并通過各種測試驗(yàn)證其可行性。（3）設(shè)計基于LZ77算法的硬件處理器，在FPGA平臺上實(shí)現(xiàn)各種邏輯電路實(shí)現(xiàn)。（4）在實(shí)現(xiàn)CPU之后，進(jìn)行規(guī)模化測試