摘要：网络功能虚拟化等新兴应用的蓬勃发展对Key—Value查询的能效提出了更高要求。传统的解决方法要么采用基于软件Hash表，要么采用专用的三态内容可寻址存储器（TCAM）芯片进行加速。其中，软件方法实现成本低，但是在数据冲突较高时会导致查表性能急速下降；硬件TCAM方法具有优良的时间特性，但其价格昂贵、耗能巨大。目前，随着基于现场可编程门阵列FPGA的异构计算技术的高速发展，利用系统已经提供的FPGA资源对基于软件实现的Hash表结构进行加速成为一种性价比更佳的解决方案。探讨如何利用FPGA上的RAM资源来实现一种具有高扩展性和高能效比的TCAM逻辑。与传统的TCAM结构不同，提出的架构支持查表范围的动态缩放，从而可以有效减少查表功耗。为了验证方案的有效性，利用Virtex-7系列FPGA对本文方案进行实现和评估，并与软件查表的性能进行详细比较。实验表明，本文方案吞吐量可达到234Mpps，查表延迟为25．56ns。相比软件的方法，吞吐量提高780倍，延迟降低240倍。

关键词：网络功能虚拟化 三态内容可寻址存储器 现场可编程门阵列 

单位：中国科学院计算技术研究所; 北京100190