[發明專利]一種內容可尋址存儲器

無效

• 申請號: 201010196860.9
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101859596A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 華斯亮;閆浩;楊磊;洪纓;王東輝;侯朝煥
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G11C15/04
• 分類號: G11C15/04;G11C8/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及存儲器，尤其涉及一種內容可尋址存儲器。

背景技術

內容可尋址存儲器(Content-Addressable?Memory，CAM)是一種用于特定高速搜索應用的采用內容尋址的存儲器。在普通的存儲器例如RAM(random?accessmemory，隨機訪問存儲器)應用中，用戶提供一個存儲器地址，存儲器根據該地址返回一個存儲于該地址的數據。而在內容可尋址存儲器的應用中，用戶提供一個數據，內容可尋址存儲器會遍歷整個存儲空間，搜索該數據是否存在于存儲器中，如果是，即命中，內容可尋址存儲器會返回一個或多個命中數據的地址。

內容可尋址存儲器作為一種特殊存儲器，可在單次運算中搜索整個存儲器，所以在搜索應用中，內容可尋址存儲器比普通存儲器快很多。內容可尋址存儲器的快速搜索特性使得內容可尋址存儲器特別適用于如網絡設備、CPU(center?processingunit，中央處理單元)和DSP(digital?signal?processor，數字信號處理器)的Cache(緩沖存儲器)和視頻硬編解碼等應用。

內容可尋址存儲器包括若干組成陣列的內核單元，每一內核單元用于存儲一位數據并完成相應位的匹配比較?，F有技術中，主要根據匹配類型的異同，內容可尋址存儲器內核單元可分為與非型和或非型的內核單元。

圖1A是現有技術的與非型內容可尋址存儲器內核單元的電路原理圖。如圖1A所示，與非型內容可尋址存儲器內核單元包括存儲有一位數據的存儲單元111和比較電路單元112。存儲單元111包括兩個交叉耦合的反相器121和122，節點D存儲一位數據，節點存儲該位數據的互補值。反相器121的輸入耦合到反相器122的輸出和晶體管131，反相器121的輸出耦合到反相器122的輸入和晶體管132，晶體管131和132的柵極均耦合到字線141(WL)，晶體管131和132還分別耦合到位線(BL)142和互補位線143。比較電路單元112中的晶體管133和134串聯，并分別耦合到搜索信號線(SL)144和互補搜索信號線145，晶體管133和134的柵極分別耦合到節點D和比較電路單元112用于比較搜索信號線144、互補搜索信號線145上的數據和節點D、的數據，并通過輸出匹配線(MLout)147輸出匹配或者不要匹配的比較結果。需要說明的是，在某些內容可尋址存儲器應用中，搜索信號線144和位線142是同一信號線，互補搜索信號線145和互補位線143是同一信號線。其中，搜索信號線的縮寫為SL(Search?Line)、匹配信號線的縮寫為ML(Match?Line)、位線的縮寫為BL(Bit?Line)、字線的縮寫為WL(Word?Line)。

圖1B是現有技術的或非型內容可尋址存儲器內核單元的電路原理圖。如圖1B所示，或非型內容可尋址存儲器內核單元包括存儲有一位數據的存儲單元111和比較電路單元113。與圖1A相同，存儲單元111包括兩個交叉耦合的反相器121和122，節點D存儲一位數據，節點存儲該位數據的互補值。比較電路單元113中的晶體管138和139的漏極接地，柵極分別耦合到搜索信號線145和互補搜索信號線144(SL)，與晶體管138串聯的晶體管136的柵極耦合到節點D，與晶體管139串聯的晶體管137的柵極耦合到節點比較電路單元113用于比較互補搜索信號線、145搜索信號線144上的數據和節點D、的數據。通過連接每一個或非型內容可尋址存儲器內核單元中晶體管136和137的開路的源級或漏極形成存儲陣列的匹配線148(ML)。

圖1A所示的與非型內容可尋址存儲器內核單元以級聯方式構成內容可尋址存儲器存儲陣列時，每一個內容可尋址存儲器內核單元的輸入匹配線146(MLin)和輸出匹配線147(MLout)分別通過與臨近的前一個內容可尋址存儲器內核單元的輸出匹配線和臨近的后一個內容可尋址存儲器內核單元的輸入匹配線連接，從而相互順次連接形成整個內容可尋址存儲器的匹配線。

通過這種連接方式，內容可尋址存儲器的匹配線使晶體管串聯，串聯的與非型內容可尋址存儲器內核單元的比較過程分為3步：

1、關閉匹配信號線的對地連接。

2、對匹配信號線充電。由于之前關閉了匹配信號線的對地連接，所以不論搜索信號線與存儲數據的匹配與否，都不會造成充電單元直接對地放電。

3、打開匹配信號線的對地連接，如果搜索數據中的所有數據與存儲數據匹配，匹配線將對地放電。

在比較的過程中，搜索線的數據應在第一步完成之后，第三步完成之前準備完畢。