一种ARGB数据无损压缩解压算法的FPGA设计

提出了一种ARGB数据的无损压缩优化算法以及FPGA实现方法。为了避免对整个文件的解压和压缩,采用了Deflate算法的相关方法对图像按块进行压缩和解压,极大提高了存储器的访问效率。利用了Deflate算法对小块进行压缩,发挥了Deflate中LZ77压缩的Huffman压缩技术来优化压缩算法。通过VIVADO HLS将算法实现成FPGA电路,采用多张图片进行了实际应用,证实了算法的有效性,并分析了其功耗和时序信息。     

大规模软硬协同哈希表设计与实现

哈希表在网络报文处理,尤其是带状态的报文处理中发挥着重要作用.伴随着网络流量的快速增长,传统软件哈希表难以满足网络性能需求,而查找是影响哈希表性能的关键之一,如何提升哈希表的查找速率也一直是一个难点问题.经研究表明,现有的网络流量呈现Pareto分布特征,即存在少数的大流量数据——大象流.基于当前数据中心广泛采用的软硬协同计算模式,提出了一种基于DPDK+FPGA的大规模软硬协同哈希表架构.根据现有网络流量特征,将流量分成大象流与背景流.同时也将哈希表分成硬件表与软件表.在FPGA中构造小规模硬件表,卸载所有报文的哈希计算,以及大象流的哈希查找.在软件中基于DPDK构建大规模软件表,利用FPGA卸载哈希计算,加速背景流的查找.软件拥有所有流信息,利用采样法识别大象流并将大象流的键值对信息(key-value)更新到FPGA的硬件表中,以加速软件中大规模软件表的查找速率.采用Xilinx U200加速卡和通用服务器作为硬件平台,实现了软硬协同的大规模哈希表,并利用测试仪构造了符合当前网络特征的流量数据,以DPDK精确转发为例,验证了软硬协同哈希表的性能.结果表明,在大象流哈希查找完全卸载...     

多种哈希算法的可重构硬件架构设计

针对现有的哈希算法硬件架构仅实现少量几种算法的问题,设计了一种可实现SM3,MD5,SHA-1以及SHA-2系列共7种哈希算法的可重构IP,以满足同一系统对安全性可选择的需求。通过分析各哈希算法及其运算逻辑的相似性,该设计最大化地重用加法器和寄存器,极大地减少了总的实现面积。此外,该设计灵活可配,可以对内存直接存取。以Altera的Stratix II为FPGA目标器件,其最高频率可达100 MHz,总面积较现有设计减少26.7%以上,且各算法单位面积吞吐率均优于现有设计。     

基于d-left算法的硬件哈希表研究与实现

基于d-left算法和片内CAM的硬件哈希表解决方案可以通过一次查表操作获得结果,解决了一般哈希表存在的最坏访问时间的问题;利用片内CAM使哈希表的加入失败概率降到可以忽略的程度,同时提高了存储器的利用率。在实现方面可以按照设计需要折中考虑存储器利用率、加入失败概率、占用片内CAM资源多少以及硬件实现复杂度等因素,具有很好的灵活性和可扩展性,将之应用到基于哈希表的硬件报文分类算法中,可以有效地提高其处理性能。仿真和应用证明其有很好的可行性和实用性。     

基于HEVC屏幕图像编码的哈希表的优化算法

仿2维匹配算法对屏幕图像中的非连续色调区域有很好的压缩性能,但该算法中哈希表的空间开销较大,不利于硬件实现。为了减小哈希表的空间,通过对原算法优化提出了一种3字节计算哈希值方法,将源数据看作是一个由以YUV三元组为元素组成的数据集合,然后以YUV三元组为单位计算哈希值,这样不但减少了哈希值的计算量,而且使哈希表的存储空间得到很大的节省。实验结果表明,3字节计算哈希值方法使哈希表的存储空间减少为原算法的1/3,所测试屏幕图像的BD-rate性能也有所提高。     

SM3哈希算法的硬件实现与研究

随着信息社会的进一步发展,哈希算法作为保护信息完整性的重要密码算法,它的应用越来越广泛。美国NIST组织已经顺利完成了哈希算法标准SHA0,SHA1和SHA2的征集工作,并且SHA-3的征集工作将于2012年结束。SM3作为国内商业应用中的国家标准哈希算法,于2010年12月公开。本文在硬件平台FPGA上实现了高吞吐率的SM3,经过优化处理SM3在Xilinxv5平台上的吞吐率可以达到1．5Gbps左右,并且就SM3在FPGA上的效率和SHA1,SHA2以及SHA-3的候选算法BLAKE在FPGA平台上的效率做了比较和分析。     

一种基于哈希链表的多关键字排序算法

该文结合哈希表提出一种多关键字的排序算法,该算法根据数据元素的关键字转换,利用哈希表的地址映射实现数据元素在有序序列中的位置,从而通过减少关键字比较及移动使排序算法得到优化。算法基于哈希表改进而来,在特殊多关键字排序中具有一定的应用。     

基于分布式编程语言的Chord协议和算法

P2P分布式哈希表(DHT)协议本身简洁并且易于理解,但是命令式语言与分布式架构的不匹配使得实现和部署一个拥有全部功能的类似Chord的组件相当困难和复杂。针对这些问题,提出一种基于Bloom系统来设计P2P分布式哈希表协议的方法。首先,阐述了Bloom系统的分布式逻辑编程语言要素;其次,设计了一个最小分布式系统;再次,通过定义永久、暂时、异步通信和周期集合,设计了指表维护算法、后继列表算法以及维持稳定算法等,实现一个Chord原型系统。实验结果证明,原型系统能完成Chord所有功能,并且与传统语言相比,代码量减少60%。分析表明最终的算法代码和分布式哈希表协议规范高度一致,不仅增强了代码的可读性和重用性,而且加深了对协议本身及其应用的理解。     

基于计数布隆过滤器的负载均衡算法

由于哈希冲突的存在,基于哈希表的网络流负载均衡算法无法约束最坏情况下算法的性能。针对该问题,设计一种多哈希算法,将需要调整的流保存在精确流匹配布隆过滤器结构中。与基本哈希表相比,该算法保持了会话的完整性以及更低的冲突概率,提高了查询性能。     

流级别的高速网络流量动态划分算法

针对高速网络流量并行处理的需求,提出一种流级别的高效动态流量划分算法DTP-PM.讨论了DTP-PM算法设计的基本思想,并分析了其中的关键问题-会话表设计.为提升算法性能,通过定义会话标识符设计了会话表的哈希函数PRH,同时应用MTF启发法改进会话表的哈希冲突解决方法.在引入负载度量化网络流量分析负载轻重程度的基础上,给出流量划分算法DTP-PM的实现流程.借助高速网络流量样本对该算法性能进行了实验评估.实验结果表明,DTP-PM算法在均衡性和高效性方面明显优于经典的流量划分算法.