本帖最后由 drentsi 于 2013-4-28 22:18 编辑
数据无损压缩技术IPCORE介绍
1.基于LZS压缩算法的IPCORE
LZS算法是一种压缩和解压速度非常高的无损压缩算法，同时又可以提供可以接受的压缩效果，通常可以把数据压缩2~3倍。LZS算法可用于数据流的实时无损压缩，无需额外的缓存空间，延时非常小。目前有公司提供了LZS的专用压缩芯片，单芯片可以达到800MB/s的速度。然而在FPGA中，可实现更灵活的配置，达到每个时钟周期压缩1、2、4、8、16、32个字节的数据，远远超过专用芯片的性能。
在低成本的spartan-3A芯片上，可运行于125MHz，达到125MB/s的处理速度。在每周期2字节模式下约可达到250MB/s的速度。
在高性能的virtex-5/6/7芯片上，可运行于250MHz以上，配置为每周期16字节模式下，可超过4GB/s的速度，而从数据输入到数据输出延时仅为10us。配置为每周期32字节模式时，运行速度200MHz，可达到6.4GB/s的速度。
这种压缩算法具有最快的压缩和解压速度，适合于对数据流实时压缩和解压，也可以用于数据块压缩。每个核心最高达6.4GB/s的速度，以及1个芯片可配置多达8个核心，可以应付各种极端场合。
2.多元自适应算术编码器/解码器IPCORE
算术编码是一种熵编码无损压缩算法，在对随机数据进行无损压缩时，具有最好的压缩效果。目前只有二元算术编码得到应用，多元算术编码比二元算术编码压缩效果好得多，但是算法非常复杂，仍缺乏实用性。通过一系列理论与技术的创新，目前在FPGA中已实现多元的自适应算术编码器，编码和解码一体设计。256元自适应算术编码，平均编码一个数据需要21个时钟周期，解码一个数据需要31个时钟周期。
在低成本的spartan-3A芯片上，可运行于115MHz，需要约1200slices，每个核心压缩速度为5MB/s，解压速度为3.7MB/s。
在高性能的virtex-5/6/7芯片上，可运行于250MHz以上，每个核心压缩速度为12MB/s，解压速度为8MB/s。
3.高阶自适应预测器配合多元自适应算术编码器IPCORE
算术编码对随机数据进行压缩时具有最好的效果，但是通常的数据都具有一些相关性，算术编码的优势反而不明显。高阶自适应预测器，可以用来消除数据的相关性。目前在FPGA上实现了256阶自适应预测器，通过统计所有历史信息，根据最近256个数值预测下一个即将出现的数值，对预测的偏差进行自适应算术编码，可以达到非常好的压缩效果。预测器处理一个数据需要21个时钟周期，刚好配合256元自适应算是编码器。使用这种方式通常可以对采集的数据无损压缩5倍左右，比gzip，rar等各种算法高出1倍左右。
在低成本的spartan-3A芯片上，可运行于115MHz，需要约1500slices，每个核心压缩速度为5MB/s，解压速度为3.7MB/s。这个性能和软件实现在I7-3770CPU上的性能相当。
在高性能的virtex-5/6/7芯片上，可运行于250MHz以上，每个核心压缩速度为12MB/s，解压速度为8MB/s。
这种压缩算法，压缩速度慢，但是压缩效果最好，可以并行处理，适合于需要高压缩比并且数据可以分块的场合。可在FPGA中配置多达128个核心，达到1500MB/s的压缩速度以及1000MB/s的解压速度。
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