為(wèi)此，湖(hú)南(nán)智投互動網絡科技(jì)有限公司基于FPGA内部的查找表邏輯和RAM資源，設計實現了具有TCAM功能(néng)的IP核——XS-TCAM-104x320。

一(yī)、XS-TCAM-104x320的基本指标

目前實現的指标：

• 1． 編譯速率：125Mhz
• 2． 規則條數：320條
• 3． LUT資源：16799
• 4． RAM(M10K)資源：368
• 5． 查詢周期：首次單條規則查詢12周期出結果，後續連續查詢則1個(gè)時鍾周期出結果。

二、XS-TCAM-104x320的實現原理

XS-TCAM-104x320 IP，優勢如下(xià)：

• 1． 支持匹配域關鍵字的按需擴展；
• 2． 支持規則條目的按需擴展；
• 3． 支持硬件(jiàn)進行規則更新；
• 4． 采用流水(shuǐ)化并行的處理方式可實現高(gāo)速查找匹配；
• 5． 支持規則查找/更新按掩碼匹配；
• 6． 支持按優先級查找匹配。

2.2 設計思想

    XS-TCAM-104x320 IP使用二維數組的存儲方式，并行的進行規則更新及查找匹配，并采用流水(shuǐ)化的方式實現多(duō)條規則匹配查找，從(cóng)而實現高(gāo)效快速的分類查找的目的。另外，此算(suàn)法支持靈活的匹配域及流表表項的擴展能(néng)力，可滿足将來匹配域擴展及流表表項擴展的需求。
    XS-TCAM-104x320 IP是基于FPGA每個(gè)内嵌RAM塊可配置成512*20的雙端口RAM進行的實現， 圖1為(wèi)XS-TCAM-104x320 IP基本處理結構圖，由于RAM塊為(wèi)512*20因此切分的匹配域關鍵字（Key）為(wèi)9位，查找邏輯以9位Key為(wèi)查找地址對表項進行訪問，得到(dào)20位的規則索引标識位，優先級選擇器(qì)則根據優先級輸出最高(gāo)優先級的規則索引。此算(suàn)法将索引0位的規則定義為(wèi)最高(gāo)優先級的索引位。
    參照(zhào)圖2，圖2為(wèi)流表匹配域的存儲結構圖，其為(wèi)512*20的RAM存儲塊，在此可視為(wèi)512*20的二維數組，其中行地址512個(gè)，為(wèi)匹配域關鍵字（Key）字段；列地址為(wèi)20個(gè)，為(wèi)規則索引字段(Index)。圖2将9位的Key作為(wèi)地址查找RAM（Key=00111_1111），查找出的結果為(wèi)此關鍵字段命中的20條規則的索引标識位（Index_Bitmap）為(wèi)0_0005，其中第0，2，位為(wèi)1，表示該key匹配了上(shàng)述2條規則。由于0為(wèi)高(gāo)優先級位，因此0号索引被輸出。

2.3 規則長(cháng)度擴展

    對于104位的五元組信息，需12個(gè)9*20TCAM_CORE即可實現，輸出的bitmap進行比特與即可得到(dào)匹配的bitmap，如圖3所示；     最後，通(tōng)過優先級選擇器(qì)選擇優先級比較高(gāo)的索引輸出。

2.4 規則數目擴展

    通(tōng)過擴展TCAM_Block模塊可以實現規則數目的擴展，如圖4所示，通(tōng)過将不同的規則對應到(dào)不同TCAM_Block模塊的Bitmap中，則可以并行的擴展規則的數目。通(tōng)過此方式在資源允許的情況下(xià)可以無限制的擴展。     目前基于Altera A5 FPGA 的FAST架構隻實現的320條規則，若用戶需要更多(duō)表項即可按需擴展。