0 引言

    隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和用戶的激增，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。如何提高存儲(chǔ)器利用效率，存儲(chǔ)不斷產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，成為存儲(chǔ)系統(tǒng)領(lǐng)域的一大難題。自兩位以色列研究者Ziv和Lempel在1977年提出了LZ77壓縮算法^[1]以來(lái)，各種基于字典匹配的LZ壓縮算法的變體相繼被提出，其中包括LZ78、LZW、LZO、LZSS等。其中，基于LZ77的變體被廣泛用于文本和位圖的無(wú)損壓縮，其壓縮編碼的效率可以很大程度上逼近信源的信息熵值^[2]。LZ4正是LZ77壓縮算法面向處理速度進(jìn)行優(yōu)化所得的變體算法，其處理速度可達(dá)傳統(tǒng)LZ77壓縮算法的6倍以上^[3]，目前已被廣泛用于高吞吐量的存儲(chǔ)系統(tǒng)^[4-5]。LZ4壓縮算法的速度優(yōu)勢(shì)在于建立字典的過(guò)程中，減少了計(jì)算散列值和更新散列表單元的次數(shù)，并且采用直接編碼的方式輸出編碼，減小了輸出延遲^[6-7]。但同樣由于降低散列表更新次數(shù)，導(dǎo)致LZ4壓縮算法的壓縮率會(huì)高于其他變體壓縮算法。

    與此同時(shí)，現(xiàn)有的LZ4壓縮算法基本基于x86架構(gòu)計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)，處理效率低。而且在存儲(chǔ)系統(tǒng)的訪問(wèn)過(guò)程中，后臺(tái)運(yùn)行的壓縮程序?qū)?huì)占用大量中央處理器(CPU)的運(yùn)算資源，造成存儲(chǔ)系統(tǒng)請(qǐng)求響應(yīng)延遲上升，嚴(yán)重情況下甚至抵消LZ4壓縮算法的速度優(yōu)勢(shì)。因此需要設(shè)計(jì)一種專用硬件電路實(shí)現(xiàn)LZ4無(wú)損壓縮，以釋放存儲(chǔ)系統(tǒng)中的運(yùn)算資源，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

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作者信息：

劉  勇，郭建剛，方  震

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無(wú)錫214035)