[发明专利]一种基于动态内存分配存储HASH链表的FPGA实现装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于动态内存分配存储HASH链表的FPGA实现装置及方法，装置包括缓存模块、哈希控制模块、哈希计算结果调度模块、哈希链表处理模块、查找结果调度模块，缓存模块与哈希控制模块相连，哈希计算结果调度模块分别与哈希控制模块、哈希链表处理模块、查找结果调度模块相连，哈希链表处理模块与查找结果调度模块相连。本发明应用于FPGA实现HASH链表存储的领域，采用一种动态内存灵活分配的方法，利用FPGA并行化处理的优势，快速实现HASH链表的存储及查找功能。本发明可以应用于使用HASH链表进行数据存储、相同字符串匹配查找的应用领域，比如FPGA方法实现GZIP压缩、LZ77压缩、网络报文统计等领域，该发明满足HASH算法对于速度、资源及准确性的要求。

技术领域：

本发明涉及一种动态内存灵活分配的方法，特别涉及一种基于动态内存分配存储HASH链表的FPGA实现装置及方法，应用于FPGA实现HASH链表存储的领域，本发明可以应用于使用HASH链表进行数据存储、相同字符串匹配查找的应用领域，比如FPGA方法实现GZIP压缩、LZ77压缩、网络报文统计等领域。

背景技术：

一般HASH表采用链地址法存储，即所有HASH地址相同的字符串都被映射到同一个链表中，HASH地址不相同的字符串映射到不同的链表中。同一个HASH地址的冲突越大时，其对应的链表长度越长。在极端坏(100％冲突)情况下，所有的数据都被映射到同一个链表中；在极端好(0％冲突)情况下，所有的链表都只有一个节点。存在查找字符串匹配速度慢，浪费资源等缺陷。

发明内容：

本发明目的为了克服上述现有技术存在的问题和缺陷，提供一种基于动态内存分配存储HASH链表的FPGA实现装置及方法，本发明采用并行方式大大提高HASH链表的插入、移出及查找表速度。采用动态分配方式，为每个存在冲突的HASH地址在表中分配一段动态大小的连续空间，节省逻辑资源；采用首尾指针方式指示链表位置，实现快速定位；采用动态开放地址法存储冲突表，实现快速读出所有相同HASH地址。该发明方法可应用于采用HASH算法实现相同字符串查找、统计并且逻辑资源有限的场合。

本发明的技术方案为：

一种基于动态内存分配存储HASH链表的FPGA实现装置，包括缓存模块、哈希控制模块、哈希计算结果调度模块、哈希链表处理模块、查找结果调度模块，其特征在于：缓存模块与哈希控制模块相连，哈希计算结果调度模块分别与哈希控制模块、哈希链表处理模块、查找结果调度模块相连，哈希链表处理模块与查找结果调度模块相连，

缓存模块为32KB大小的双端口RAM，循环存储滑动窗口内的数据，为哈希控制模块提供HASH插入链表、移出链表、待编码字符串的数值；

哈希控制模块控制原始数据的读取，将原始数据转成3个连续字符串一组的数据流并计算HASH值；将已插入到哈希表的数据指针发送给缓存模块；完成输入原始数据的比较，统计输入数据的重复次数，后续一起插入HASH表；

哈希计算结果调度模块实现HASH计算结果的分发调度，将计算结果下发到8个通道分别进行HASH表的建立和维护，通过并行处理的方式加快HASH链表的维护及指针的更新；

哈希链表处理模块建立并维护冲突表存储信息，以HASH值为寻址指针将HASH值相同的字符串存储在一起，同时将滑动窗口外的数据移出链表，通过动态分配缓存的方式灵活的构建一部变化的HASH链表。在进行匹配字符串查找时，通过HASH值寻址查找的方式提供相同匹配字符串的地址信息，由于HASH值相同的字符串是链接在一起的，所以可以快速的得到相同匹配字符串的地址信息；

查找结果调度模块实现相同字符串匹配值查找的控制，对HASH链表给出的查找结果进行判断，剔除掉不在滑动窗口内的匹配值，按距离滑动窗口右侧的距离由近及远输出匹配结果。

一种基于动态内存分配存储HASH链表的FPGA实现装置的方法，其特征在于按以下步骤进行：