面向国产交换芯片的多模态网络后端编译器设计

来源：电子与信息学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：凃化清, 王元鸿, 徐琪, 朱俊, 邹涛, 隆克平

单位：1.之江实验室 杭州 3100002.中国科学院计算技术研究所 北京 100000

摘要：当前，后端编译器相关工作主要针对软件可编程交换机(BMv2)、现场可编程门阵列(FPGA)、Intel Tofino系列芯片等可编程设备进行设计和优化，不适用于国产盛科TsingMa.MX交换芯片上多模态网络程序的编译。为此，该文提出面向TsingMa.MX交换芯片的多模态网络后端编译器p4c-TsingMa，实现了高级网络编程语言到TsingMa.MX交换芯片的编译，使TsingMa.MX交换芯片同时支持多种网络模态报文的解析与转发。p4c-TsingMa首先使用先序遍历方法从中间表示中提取出协议类型、协议字段、动作等关键信息，然后根据所提取的信息进行指令转译，最终生成TsingMa.MX芯片控制命令。同时，p4c-TsingMa采用用户自定义字段(UDF)合并方法，将不同网络模态的匹配指令合并在1个查找表中，从而1次提取多个模态的匹配项，提高芯片资源利用率。实验结果表明，p4c-TsingMa可实现对多种网络模态程序的正确编译，相较于未启用 UDF 表项合并算法、单端口独立配置各模态UDF规则的场景，其可将寄存器资源利用率提升37.5%～75%。

关键词：多模态网络, 可编程数据平面, 国产交换芯片, 后端编译器

基金资助：国家重点研发计划(2022YFB2901503)，国家自然科学基金(U22A2005)，浙江省重点研发计划(2024SSYS0001)，中国博士后科学基金(2024M75986)。