一种FPGA配置数据压缩算法的参数选择方法.pdf

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1、2011年第30卷第i期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)31一种FPGA配置数据压缩算法的参数选择方法杨鹏，李仁发，吴强(湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙410082)摘要：随着现场可编程门阵列(FPGA)配置数据规模的显著增加，片外配置存储的低带宽成为了运行时可重构系统配置的瓶颈。考虑片外配置存储和片上配置接口对配置数据流传输速度的双重限制，建立了配置压缩系统的配置加速比模型，并实现了一种基于LZSS算法的压缩和解压系统。实验结果表明：配置加速比高的压缩算法相对压缩率高的算法能够达到更高的配置

2、速度，因此，配置加速比作为评价配置压缩系统性能的指标比压缩率更具有指导意义。关键词：现场可编程门阵列；运行时可重构；配置压缩；配置加速比中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)01-0031-04AparameterselectionmethodforFPGAconfigurationdatacompressionalgorithmYANGPeng，LIRen—fa，WUQiang(SchoolofComputerandCommunication，HunanUniversity，Changsha410082，China

3、)Abstract：WiththedramaticincreasinginsizeofFPGA’Sconfigurationdata，thelowbandwidthofof-chipnonvolatileconfigurationmemorybecomesamainbottleneckduringthereconfigurationofrun—timereconfiguration(RTR)system．AnewmodelnamedconfigurationspeedupratiowasbuihforRTRsystembytakingintoaccoun

4、tthespeedlimitsontwosideswhichwereconfigurationmemoryandon—chipconfigurationinterface．CompressionanddecompressionsystemswereconstructedbasedonLZSSencoding．ExperimentalresultsshowedahigherconfigurationdataratioofaRTRsystemwhenusinganalgorithmwithhighconfigurationspeedupratiorather

5、thanthatwithgoodcompressionratio．Configurationspeedupratioismuchmorecompetitivethancompressionratioforevaluatingtheperformanceofaconfigurationcompressionsystem．Keywords：fieldprogramminggatearray(FPGA)；rtln—timereconfiguration；configurationcompression；configurationspeedupratio0引言缩

6、配置数据，缩短配置延迟。配置压缩技术的实质就是通随着现代芯片技术的高速发展，现场可编程门阵列过减少数据传输量，向系统的高速配置接口隐藏配置存储(fieldprogramminggatearay，FPGA)的片上资源量显著增的低传输速度。加。具备运行时可重构(run—timereconfiguration，RTR)功能本文分析了配置解压缩时片外配置存储和片上高速配的FPGA预先将不同的配置数据存入片外的非易失配置存置接口对实际配置速的双重限制，提出了压缩系统配置加储中(configurationmemory)，这些配置可以在系统运行时速比模型。选用LZSS

7、算法作为FPGA配置压缩算法，分析通过内部配置机制加载到FPGA。然而，随着FPGA资源密了不同参数选择下的压缩率变化，重点关注如何提高配置度的增加，配置文件显著增大，对于高端的FPGA，配置文加速比。实验证明：选择最佳配置加速比的算法参数虽然件已超过10MB_j，这使得配置时间成为了限制RTR系不一定能够拥有最佳压缩率，但获得了更短的系统配置时统的重要因素。为了缩短配置时间，许多FPGA厂商都提间。配置加速比在为RTR系统选择压缩算法时，比压缩率供了每秒带宽百兆以上的高速配置接口，但常用作配置存更具有指导作用。储的CompactFlash卡只能达到每秒

8、几十兆的带宽，低速配1研究现状置存储成为了加载配置数据的瓶颈，增加了系统的配置时