本文關(guān)鍵詞： FPGA 檢索算法 CAM 快速檢索 Modelsim仿真　出處：《河北科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：檢索是根據(jù)用戶需要找出有關(guān)信息的過程和技術(shù),近年來Internet的應(yīng)用迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)流量的高速增長,從而對路由器、網(wǎng)關(guān)等硬件互聯(lián)設(shè)備的要求越來越高。不僅如此,在數(shù)據(jù)壓縮、模式識別、高速緩存、高速數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)加密等方面,快速檢索都起著重要的作用。隨著FPGA(Field Progrmmable Gate Array)技術(shù)的發(fā)展和成熟,內(nèi)部資源的豐富,開發(fā)成本低、使用靈活等優(yōu)勢,使應(yīng)用更加廣泛。基于FPGA的快速檢索算法研究與實(shí)現(xiàn)也是一種趨勢,為各種實(shí)際應(yīng)用提供靈活的設(shè)計。論文主要研究基于硬件的快速檢索算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn),首先介紹了FPGA結(jié)構(gòu)和資源等情況,對工程開發(fā)流程和設(shè)計中需要注意條件進(jìn)行說明,為更好實(shí)現(xiàn)算法奠定基礎(chǔ);然后對幾種常見的檢索算法進(jìn)行闡述,介紹各種算法概念和特點(diǎn),提出每個算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),并對這幾種算法進(jìn)行分析,確定了內(nèi)容可尋址存儲器(CAM)快速檢索方法;重點(diǎn)分析了CAM在FPGA如何實(shí)現(xiàn)的原理,深入研究利用FPGA內(nèi)部資源靈活的實(shí)現(xiàn)CAM的方法,對使用兩種資源實(shí)現(xiàn)CAM的兩種方法進(jìn)行簡單比較。針對這兩種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了單周期的匹配查找,達(dá)到快速檢索數(shù)據(jù)的能力。并對不同應(yīng)用兩種實(shí)現(xiàn)方法各有優(yōu)劣勢進(jìn)行說明,根據(jù)需求構(gòu)建自身CAM設(shè)計�；赟RL16E實(shí)現(xiàn)CAM的方法,完成在不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀格式轉(zhuǎn)換實(shí)例中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā),并且在不同網(wǎng)絡(luò)接口速率下進(jìn)行了分析,從而通過實(shí)際應(yīng)用例子更好說明利用FPGA實(shí)現(xiàn)CAM是靈活且快速檢索方法。
[Abstract]:Retrieval is the process and technology to find out the relevant information according to the needs of users. In recent years, the application of Internet has developed rapidly and the network traffic has increased rapidly, so the requirements for hardware interconnection devices such as routers and gateways are becoming more and more high. Fast retrieval plays an important role in data compression, pattern recognition, cache, data processing, data security and data encryption. The advantages of low development cost and flexible use make it more widely used. The research and implementation of fast retrieval algorithm based on FPGA is also a trend. This paper mainly studies the design and implementation of the fast retrieval algorithm based on hardware. Firstly, the structure and resources of FPGA are introduced, and the process of engineering development and the conditions needing attention in the design are explained. To lay a foundation for better implementation of the algorithm, then several common retrieval algorithms are described, the concepts and characteristics of various algorithms are introduced, the implementation structure of each algorithm is proposed, and these algorithms are analyzed. The fast retrieval method of content addressable memory (CAM) is determined, the principle of how to implement CAM in FPGA is analyzed, and the method of using FPGA internal resources to realize CAM flexibly is deeply studied. This paper makes a simple comparison between the two methods of using two kinds of resources to realize CAM, and simulates the two methods, and verifies the matching lookup of single cycle. To achieve the ability of fast retrieval of data. The advantages and disadvantages of the two implementation methods of different applications are explained, and their own CAM design is constructed according to the requirements. The method of realizing CAM based on SRL16E is applied to different network data frame format conversion examples. The fast forwarding is realized and analyzed at different network interface rates. The practical application example shows that using FPGA to realize CAM is a flexible and fast retrieval method.
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN791;TP391.3

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本文編號：1512014