计算机工程与科学

作者：郑道文1, 周一开1, 唐忆滨2, 3, 刘博生1, 武继刚1

单位：1.广东工业大学计算机学院，广东 广州 510006；2.武汉数字工程研究所，湖北 武汉 430074;3.图形处理芯片及智能计算系统技术创新中心，湖北 武汉 430074

关键词：哈夫曼编码,数据压缩,阻变随机存储器,加速器设计,数据映射,

基金：国家自然科学基金（62302102,62174038）;广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515012844,2022A1515110599)

随着数据量在深度学习等各种应用场景中的迅速增大，通信和存储的硬件开销显著增加。在此背景下，压缩方法的重要性日益提升。哈夫曼编码是目前具备代表性且广泛应用的压缩方法之一，其特点是在不损害数据完整性的前提下，有效压缩数据并节省存储空间。然而，由于分层内存存储的限制，哈夫曼编码在传统硬件中的解决方案面临着高延迟和高能耗的挑战。提出了一种名为ReHuff的硬件架构，利用阻变随机存储器（ReRAM）实现在内存中直接进行哈夫曼编码。设计了基于ReRAM的哈夫曼编码映射方法，以提取有效数据。针对映射过程中存在的变长编码数据与定长ReRAM块之间的匹配问题，提出了适应架构设计的双阶段变长数据选择与分割方法，整合变长输出以节省能耗并提升ReRAM的利用效率。仿真结果表明，所提出的设计方案的性能与能耗表现均优于代表性基准，在性能方面提高了18.6倍，在能耗方面降低了82.4%。

来源：2025年第06期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

查看计算机工程与科学杂志2025年第06期