BeeZip2: 高性能无损数据压缩领域专用加速器

来源：计算机研究与发展杂志2025年第6期北京时间：

作者：高睿昊,史舜晨,李雪琦,谭光明,

摘要：领域专用加速器设计有望进一步提升数据压缩算法的性能，以适应更大规模的数据处理.新兴的Zstandard压缩软件基于LZ77压缩算法，具有性能优势，但其“控制流数据依赖”与“滑动窗口扩大”的特征限制了加速器的性能发挥.新型数据压缩加速器BeeZip2实践“算法-架构”跨层优化方法，首先，将“元历史匹配”与并行哈希表设计融合，应对控制流数据依赖问题.然后，BeeZip2采用“共享匹配处理单元”架构及组织方式，减少大滑动窗口的开销.此外，BeeZip2还包含“简易惰性匹配”策略及架构设计，提高“元历史匹配”和“共享处理单元”的利用效率.实验结果表明，BeeZip2在达到软件相同压缩比的同时，可实现最高13.13GB/s的吞吐率，相较于单核和36核CPU软件吞吐率分别提升了29.2倍和3.35倍.与基线加速器BeeZip相比，BeeZip2在压缩比高于软件的约束下，吞吐率提升1.26倍，单位面积吞吐率提升2.02倍.

关键词：领域专用架构, 数据压缩, 加速器, 高性能计算, 计算机体系结构,