爲此，湖南尚錦網絡科技有限公司基于FPGA内部的查找表邏輯和(hé)RAM資源，設計(jì)實現(xiàn)了(le)具有TCAM功能(néng)的IP核——XS-TCAM-104x320。

一、XS-TCAM-104x320的基本指标

目前實現(xiàn)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個時(shí)鐘(zhōng)周期出結果。

二、XS-TCAM-104x320的實現(xiàn)原理(lǐ)

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． 支持硬件進行規則更新；
• 4． 采用(yòng)流水(shuǐ)化并行的處理(lǐ)方式可實現(xiàn)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(jì)思想

    XS-TCAM-104x320 IP使用(yòng)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(yòng)流水(shuǐ)化的方式實現(xiàn)多條規則匹配查找，從(cóng)而實現(xiàn)高(gāo)效快(kuài)速的分類查找的目的。另外(wài)，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(lái)匹配域擴展及流表表項擴展的需求。
    XS-TCAM-104x320 IP是基于FPGA每個内嵌RAM塊可配置成512*20的雙端口RAM進行的實現(xiàn)， 圖1爲XS-TCAM-104x320 IP基本處理(lǐ)結構圖，由于RAM塊爲512*20因此切分的匹配域關鍵字（Key）爲9位，查找邏輯以9位Key爲查找地址對(duì)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位的規則定義爲最高(gāo)優先級的索引位。
    參照圖2，圖2爲流表匹配域的存儲結構圖，其爲512*20的RAM存儲塊，在此可視(shì)爲512*20的二維數組，其中行地址512個，爲匹配域關鍵字（Key）字段；列地址爲20個，爲規則索引字段(Index)。圖2将9位的Key作(zuò)爲地址查找RAM（Key=00111_1111），查找出的結果爲此關鍵字段命中的20條規則的索引标識位（Index_Bitmap）爲0_0005，其中第0，2，位爲1，表示該key匹配了(le)上(shàng)述2條規則。由于0爲高(gāo)優先級位，因此0号索引被輸出。

2.3 規則長度擴展

    對(duì)于104位的五元組信息，需12個9*20TCAM_CORE即可實現(xiàn)，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，通過優先級選擇器選擇優先級比較高(gāo)的索引輸出。

2.4 規則數目擴展

    通過擴展TCAM_Block模塊可以實現(xiàn)規則數目的擴展，如圖4所示，通過将不同的規則對(duì)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(xiàn)的320條規則，若用(yòng)戶需要更多表項即可按需擴展。