高效内存正则模式匹配的软硬件协同设计
摘要：正则模式匹配在许多应用领域中被使用，包括文本处理、生物信息学和网络安全。模式通常用扩展的正则表达式语法表示，其中包括计算上具有挑战性的有界迭代或计数结构，描述模式的重复出现固定次数。我们开发了一种专用的内存硬件架构设计，用于NFA执行，该设计集成了计数器和位向量元素。该设计受到了非确定性计数器自动机（NCA）的理论模型的启发。我们方法的一个关键特点是，我们静态分析正则表达式以确定所需的计数出现内存量的界限。这种分析的结果由一个正则表达式到硬件的编译器使用，以选择适当的计数器或位向量元素。我们在一个基于电路参数的模拟器上评估了我们硬件实现的性能，这些参数是使用TSMC 28nm工艺的SPICE模拟收集的。我们发现，在小的计数定量器下，计数器和位向量的使用比展开解决方案快上几个数量级。对于实际工作负载的实验表明，与传统的内存NFA处理器相比，能源减少高达76％，面积减少58％。
作者：Lingkun Kong, Qixuan Yu, Agnishom Chattopadhyay, Alexis Le Glaunec, Yi Huang, Konstantinos Mamouras, Kaiyuan Yang
论文ID：2209.05686
分类：Formal Languages and Automata Theory
分类简称：cs.FL
提交时间：2022-09-14