[發(fā)明專利]演算N搜尋/M寫入的三元內(nèi)容可尋址內(nèi)存(TCAM)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710457931.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN107527653B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·阿爾索夫斯基;M·T·弗拉加諾;R·霍爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬維爾亞洲私人有限公司
• 主分類號(hào): G11C15/04
• 分類號(hào): G11C15/04
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種內(nèi)容可尋址內(nèi)存(CAM)，并且更尤其關(guān)于一種將X-Y TCAM個(gè)體的多個(gè)復(fù)本實(shí)體化的演算三元內(nèi)容可尋址內(nèi)存(TCAM)。

背景技術(shù)

內(nèi)容可尋址內(nèi)存(CAM)為高速搜尋操作中所使用的特殊類型計(jì)算機(jī)內(nèi)存。CAM設(shè)計(jì)成使得用戶供應(yīng)數(shù)據(jù)字符，并且CAM搜尋其整個(gè)內(nèi)存以查看此數(shù)據(jù)字符是否有儲(chǔ)存于CAM中。若查到此數(shù)據(jù)字符，則CAM回傳查到此字符處的一或多個(gè)儲(chǔ)存地址的列表。

CAM設(shè)計(jì)成用以在單一操作中搜尋其整個(gè)內(nèi)存，使得CAM在大部分搜尋操作中快于隨機(jī)訪問內(nèi)存(RAM)。然而，在CAM中，平行CAM中的各個(gè)別內(nèi)存位必須具有其自有的相關(guān)聯(lián)比較電路，用以偵測(cè)所儲(chǔ)存位與輸入位之間的匹配。再者，必須將數(shù)據(jù)字符中出自各胞元的匹配輸出加以組合，以產(chǎn)出完整的數(shù)據(jù)字符匹配信號(hào)。

高效能高速緩存需要大型且完全相聯(lián)的轉(zhuǎn)譯對(duì)應(yīng)緩沖器(TLB)。為了在高效能高速緩存中于一周期內(nèi)進(jìn)行多個(gè)N搜尋及M寫入，其中一種替代方案為建立將會(huì)支持所需效能的多寫入多搜尋三元CAM(TCAM)胞元。TCAM容許三種匹配狀態(tài)，其包括所儲(chǔ)存數(shù)據(jù)字符中的一或多個(gè)位用的1、0及“X”(即隨意)。然而，此方法需要專用的TCAM胞元，這就硬件電路系統(tǒng)而言成本很高。另一替代方案為使用位堆棧鎖存器(Bit-Stacked-Latches)實(shí)施TCAM。然而，使用此位堆棧鎖存器的TCAM個(gè)體與多端口選項(xiàng)有面積無效率(area inefficient)且效能有限的問題。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的一態(tài)樣中，一種結(jié)構(gòu)包括內(nèi)容可尋址內(nèi)存(CAM)、以及經(jīng)結(jié)構(gòu)化用以順著陣列的行方向與列方向?qū)⒃揅AM的多個(gè)復(fù)制復(fù)本實(shí)體化的矩陣。

在本發(fā)明的另一態(tài)樣中，一種結(jié)構(gòu)包含內(nèi)容可尋址內(nèi)存(CAM)結(jié)構(gòu)的多個(gè)復(fù)制復(fù)本的矩陣，該矩陣包含多條寫入行與搜尋列，經(jīng)結(jié)構(gòu)化而使得于容許在第一周期內(nèi)執(zhí)行搜尋命令并且在第二周期內(nèi)執(zhí)行寫入操作的時(shí)間擷取多個(gè)操作。

在本發(fā)明的另一態(tài)樣中，一種方法包含：于第一周期內(nèi)，于復(fù)制的CAM個(gè)體中平行執(zhí)行多個(gè)搜尋；以及于第二周期內(nèi)，于該等復(fù)制的CAM個(gè)體中平行執(zhí)行多個(gè)寫入或讀取。

附圖說明

本發(fā)明是通過本發(fā)明的例示性具體實(shí)施例的非限制性實(shí)施例，參照注記的多個(gè)圖式，在下文的具體實(shí)施例中詳細(xì)說明。

圖1根據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣展示CAM結(jié)構(gòu)。

圖2根據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣展示使用此CAM結(jié)構(gòu)執(zhí)行搜尋操作的第一周期。

圖3根據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣展示使用此CAM結(jié)構(gòu)執(zhí)行寫入操作的第二周期。

圖4根據(jù)本發(fā)明的附加態(tài)樣展示CAM結(jié)構(gòu)。

圖5根據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣展示使用此CAM結(jié)構(gòu)的步驟流程圖。

圖6根據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣展示使用此CAM結(jié)構(gòu)的另一步驟流程圖。

主要組件符號(hào)說明

100、100’CAM結(jié)構(gòu)

100A至100F行

200A至200D列

350、350’、360、360’、370、370’搜尋

500至540、600至640 步驟

C1至C24 CAM個(gè)體。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明關(guān)于一種內(nèi)容可尋址內(nèi)存(CAM)，并且更尤其關(guān)于一種將X-Y TCAM個(gè)體的多個(gè)復(fù)本實(shí)體化的演算三元內(nèi)容可尋址內(nèi)存(TCAM)。特別的是，本發(fā)明使用將X-Y TCAM個(gè)體的多個(gè)復(fù)本實(shí)體化的演算TCAM以達(dá)成每個(gè)周期TCAM操作所要求的N搜尋與M寫入。在一特定實(shí)施例中，本發(fā)明容許每個(gè)周期執(zhí)行三個(gè)搜尋及兩個(gè)寫入。有幫助的是，本發(fā)明通過復(fù)制X-Y TCAM的多個(gè)復(fù)本，提供可搜尋TCAM結(jié)構(gòu)的改良型搜尋效能，用以達(dá)成每個(gè)周期TCAM進(jìn)行N搜尋與M寫入

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，一種方法可使用多個(gè)單埠CAM個(gè)體實(shí)施完全相干性的演算多埠CAM解決方案，其中M寫入/N搜尋CAM使用2*N乘2*M CAM個(gè)體的陣列來實(shí)施。再者，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，每第二周期可擷取2*M寫入與2*N搜尋這兩個(gè)操作。此外，對(duì)該2*N條搜尋列的其中一者供應(yīng)各搜尋操作，并且對(duì)該2*M條寫入行的其中一者供應(yīng)各寫入操作。