爲(wéi / wèi)此，衡陽小九網絡科技有限責任公司基于(yú)FPGA内部的(de)查找表邏輯和(hé / huò)RAM資源，設計實現了(le／liǎo)具有TCAM功能的(de)IP核——XS-TCAM-104x320。

一、XS-TCAM-104x320的(de)基本指标

目前實現的(de)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(chū)結果，後續連續查詢則1個(gè)時(shí)鍾周期出(chū)結果。

二、XS-TCAM-104x320的(de)實現原理

XS-TCAM-104x320 IP，優勢如下：

• 1． 支持匹配域關鍵字的(de)按需擴展；
• 2． 支持規則條目的(de)按需擴展；
• 3． 支持硬件進行規則更新；
• 4． 采用流水化并行的(de)處理方式可實現高速查找匹配；
• 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(de)存儲方式，并行的(de)進行規則更新及查找匹配，并采用流水化的(de)方式實現多條規則匹配查找，從而(ér)實現高效快速的(de)分類查找的(de)目的(de)。另外，此算法支持靈活的(de)匹配域及流表表項的(de)擴展能力，可滿足将來(lái)匹配域擴展及流表表項擴展的(de)需求。
    XS-TCAM-104x320 IP是(shì)基于(yú)FPGA每個(gè)内嵌RAM塊可配置成512*20的(de)雙端口RAM進行的(de)實現， 圖1爲(wéi / wèi)XS-TCAM-104x320 IP基本處理結構圖，由于(yú)RAM塊爲(wéi / wèi)512*20因此切分的(de)匹配域關鍵字（Key）爲(wéi / wèi)9位，查找邏輯以(yǐ)9位Key爲(wéi / wèi)查找地(dì / de)址對表項進行訪問，得到(dào)20位的(de)規則索引标識位，優先級選擇器則根據優先級輸出(chū)最高優先級的(de)規則索引。此算法将索引0位的(de)規則定義爲(wéi / wèi)最高優先級的(de)索引位。
    參照圖2，圖2爲(wéi / wèi)流表匹配域的(de)存儲結構圖，其爲(wéi / wèi)512*20的(de)RAM存儲塊，在(zài)此可視爲(wéi / wèi)512*20的(de)二維數組，其中行地(dì / de)址512個(gè)，爲(wéi / wèi)匹配域關鍵字（Key）字段；列地(dì / de)址爲(wéi / wèi)20個(gè)，爲(wéi / wèi)規則索引字段(Index)。圖2将9位的(de)Key作爲(wéi / wèi)地(dì / de)址查找RAM（Key=00111_1111），查找出(chū)的(de)結果爲(wéi / wèi)此關鍵字段命中的(de)20條規則的(de)索引标識位（Index_Bitmap）爲(wéi / wèi)0_0005，其中第0，2，位爲(wéi / wèi)1，表示該key匹配了(le／liǎo)上(shàng)述2條規則。由于(yú)0爲(wéi / wèi)高優先級位，因此0号索引被輸出(chū)。

2.3 規則長度擴展

    對于(yú)104位的(de)五元組信息，需12個(gè)9*20TCAM_CORE即可實現，輸出(chū)的(de)bitmap進行比特與即可得到(dào)匹配的(de)bitmap，如圖3所示；     最後，通過優先級選擇器選擇優先級比較高的(de)索引輸出(chū)。

2.4 規則數目擴展

    通過擴展TCAM_Block模塊可以(yǐ)實現規則數目的(de)擴展，如圖4所示，通過将不(bù)同的(de)規則對應到(dào)不(bù)同TCAM_Block模塊的(de)Bitmap中，則可以(yǐ)并行的(de)擴展規則的(de)數目。通過此方式在(zài)資源允許的(de)情況下可以(yǐ)無限制的(de)擴展。     目前基于(yú)Altera A5 FPGA 的(de)FAST架構隻實現的(de)320條規則，若用戶需要(yào / yāo)更多表項即可按需擴展。