[發明專利]一種TCAM的新型工作模式

在審

• 申請號: 201310241466.6
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103345479A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 張建杰;李少君;楊昌凱
• 申請（專利權）人: 蘇州雄立科技有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京市振邦律師事務所 11389
• 代理人: 李朝輝

技術領域

本發明涉及三態內容可尋址存儲器設計領域，具體來說，涉及一種三態內容可尋址存儲器的新型工作模式。

背景技術

隨著網絡應用對網絡帶寬需求的不斷增加，特別是在線音頻、視頻節目的普及，IPV6的步步推廣，網絡安全的需求，導致各種數據查找不斷增加，高速查找搜索芯片三態內容可尋址內存（Ternary?Content?Addressable?Memory，以下文內簡稱為TCAM）廣泛地使用在網絡通信系統中。

TCAM的原理是表項中的每個比特有三種邏輯態(0,1,x),在一個表項寫入到TCAM中時，通過關鍵字與掩碼組成的序偶(關鍵字，掩碼)確定表項中寫入的信息。比如序偶(11000101,11110000)寫入到TCAM芯片中為1100xxxx。當輸入的索引關鍵字進行匹配比較時，只要輸入的信息滿足1100xxxx的結構，而不管x比特為0或1，都表示關鍵字與該表項匹配。另外，當有多個匹配的表項時，返回地址最低的一個表項。TCAM的查找結構如圖1所示。

由于TCAM具有很高的查找速度，因此TCAM可以滿足骨干路由器的高速查找要求。圖2是使用TCAM進行路由查找的示意圖。圖中的所有表項按照路由前綴長度降序排列，假設為目的地址103.23.3.7的IP報文查找轉發路徑，CAM同時將它保存的所有表項與關鍵字103.23.3.7進行匹配查找，發現表項P1以及P2均與關鍵字相互匹配，但是TCAM的優先級返回地址最小的匹配表項，即表項P1。

在現有的系統中，TCAM的讀操作和搜索操作只能分時進行。但是，用戶有時會在搜索的同時，要求能夠讀取TCAM的某些內容，在一些情況下，用戶需要直接使用TCAM中存儲的數據，進而需要在對TCAM進行搜索的同時，能夠讀取TCAM的某些內容。現有的TCAM無法滿足這樣的需求。

發明內容

本發明提供了一種TCAM新的工作模式，可以稱作部分比特工作模式。部分比特工作模式類似于普通的讀模式和搜索模式的組合，如圖3所示，TCAM?entry一行中的每個bit都可受控成為Search?bit或Action?bit，通過在TCAM中設置一種新型的工作模式，支持TCAM同時進行任意比特的讀操作和搜索操作，既增加了TCAM存儲陣列的利用率，也節約了芯片面積。

為實現上述目的,本發明采用了以下技術方案：

一種三態內容可尋址存儲器TCAM的新型工作模式，該三態內容可尋址存儲器包括讀取單元和搜索單元，其特征在于：

TCAM一行中的每個bit都可受控成為讀取單元或搜索單元，從而執行讀操作或搜索操作；

該工作模式支持TCAM同時進行讀操作和搜索操作，可以允許一行中的部分比特位參與搜索操作，同時其余的比特位可以參與讀操作，將存儲的數據輸出到讀總線上，搜索操作和讀操作可以同時進行；

當時鐘CLK到來的時候，TCAM一行中的讀取單元的讀控制信號和搜索單元的搜索控制信號上同時都有高電平時，觸發部分比特工作模式；當TCAM一行中所有讀控制信號為高電平時，TCAM的讀取單元執行讀操作；

當某bit的搜索控制信號cmp為1，而其讀控制信號為0，該搜索單元執行搜索操作；如果某bit的讀控制信號為1，搜索控制信號cmp為0，該讀取單元執行讀操作；如果一行中搜索控制信號cmp為1的同時讀控制信號為1，即為部分比特工作模式，搜索單元在同一時間進行搜索操作，而讀取單元執行讀操作。

本發明提供的工作模式支持TCAM同時進行讀操作和搜索操作。在TCAM中設置這樣的模式，可以將部分不需要進行搜索的TCAM存儲空間用來做存儲其他數據之用，既增加了TCAM存儲陣列的利用率，也節約了芯片面積，滿足了用戶的需求。

附圖說明：

圖1：TCAM查找結構圖；

圖2：TCAM路由查找示意圖；

圖3：部分比特工作模式原理圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細描述。

當時鐘CLK到來的時候，TCAM一行中的讀控制信號和搜索控制信號上同時都有高電平時，此時觸發部分比特工作模式。而當一行中所有讀控制信號為高電平時，TCAM執行讀操作。