專利名稱：組合的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高速連接電路的一種方法和電路，它使幾個(gè)按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器能夠合并成一個(gè)更大的組合的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的框架內(nèi)，術(shù)語(yǔ)按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器(CAM)將一般是指一種存儲(chǔ)器設(shè)備，它除了存儲(chǔ)器的正常存放和檢索功能以外，還具有一種按內(nèi)容尋址的功能，其操作可以介紹如下當(dāng)一種按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器設(shè)備處于按內(nèi)容尋址模式時(shí)，某個(gè)給定的數(shù)值設(shè)置在若干總線接口線上，該設(shè)備的響應(yīng)是在另一組總線接口線上，設(shè)置表示一個(gè)存儲(chǔ)器單元位置的數(shù)據(jù)。該單元——下文中稱為響應(yīng)單元——已經(jīng)存放的數(shù)據(jù)，與第一總線接口線上給出的數(shù)據(jù)(下文中稱為匹配數(shù)據(jù))核實(shí)了某種預(yù)先規(guī)定的關(guān)系。在某些類型的CAM中，第一組和第二組總線接口線實(shí)際上可能是相同的線，同時(shí)用于操作周期的以上兩個(gè)階段。下文中，第一組和第二組總線接口線將被稱為地址總線和數(shù)據(jù)總線。
例如，在專利US 4805093、US 5502832和US 5568416中，介紹了以上類型的存儲(chǔ)器設(shè)備。
在本發(fā)明的框架內(nèi)，CAM也將是指專利PCT/IL 00/00121和PCT/IL 00/00327中介紹的呼出存儲(chǔ)器類型。呼出存儲(chǔ)器也可以具有一種“范圍”功能，規(guī)定某個(gè)地址值，對(duì)它將使用術(shù)語(yǔ)“起始地址”。起始地址可以作為輸入傳遞給呼出存儲(chǔ)器。
在按內(nèi)容尋址的模式下，這種起始地址規(guī)定了在某個(gè)給定方向搜索功能的開(kāi)始位置，并且可以如此規(guī)定搜索，使得在具有匹配數(shù)據(jù)的所有存儲(chǔ)器單元中，在某個(gè)預(yù)先規(guī)定的方向上，呼出存儲(chǔ)器的地址輸出是最大的，但是小于起始地址。在呼出存儲(chǔ)器的情況下，按內(nèi)容尋址模式也是指呼出模式。
現(xiàn)有的CAM器件的容量有限，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)它們需要大量的邏輯門。結(jié)果，需要大的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器空間時(shí)，必須使用多個(gè)CAM器件。然而，將許多CAM合并成一個(gè)更大的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器，需要專用的連接電路或連接。對(duì)于整個(gè)按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器，這種連接電路又將導(dǎo)致延遲，造成更長(zhǎng)的響應(yīng)(搜索)時(shí)間。
為了以模塊的方式串聯(lián)CAM，已經(jīng)提出了多種方法(WO99/23662、US 5930359)，然而這些方法隱含著響應(yīng)時(shí)間變慢。因此，例如在US 5930359的情況下，搜索結(jié)果是以流水線方式通過(guò)所有的CAM，因而在最終的響應(yīng)中造成潛在的延遲，與CAM的數(shù)目成正比。在WO99/23662中，展示了一種改進(jìn)的系統(tǒng)，其中只有一個(gè)邏輯信號(hào)從一個(gè)CAM傳到另一個(gè)CAM，因此使得延遲等于基本的門延遲乘以CAM的數(shù)目。
在兩種情況下，幾個(gè)CAM合并成單一的大按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器，都會(huì)造成存儲(chǔ)器響應(yīng)時(shí)間變慢。
這些合并方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是破壞了總線系統(tǒng)的并行架構(gòu)，因?yàn)楸仨毺峁┎煌珻AM器件之間的相互連接。這又降低了系統(tǒng)的組合性和可擴(kuò)展性。
所以，要設(shè)計(jì)一種用于CAM器件的模塊連接電路，要求它不增加延遲，同時(shí)保持了總線系統(tǒng)的并行架構(gòu)。要設(shè)計(jì)一種用于CAM器件的模塊連接電路，進(jìn)一步要求它與CAM器件完整地結(jié)合在一起，使得CAM和連接電路可能作為一個(gè)模塊單元而合并，使現(xiàn)有的存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)快速和簡(jiǎn)單的擴(kuò)大，而無(wú)須增加更多的電路。
要設(shè)計(jì)一種用于CAM器件的模塊連接電路，也要求它能夠建造大而復(fù)雜的CAM器件，同時(shí)減少這種結(jié)構(gòu)所需的邏輯門數(shù)目和和連線數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
用于高速連接電路的一種方法和電路，它使幾個(gè)按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器能夠合并成一個(gè)更大的組合的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器，在各個(gè)存儲(chǔ)器的原始響應(yīng)時(shí)間方面只有微不足道的延遲。
這種新穎的連接電路只提供了至總線系統(tǒng)的連接，在系統(tǒng)的不同CAM器件之間則不需要連接，因而能夠?qū)⒁粋€(gè)CAM和一個(gè)CAM連接電路組合到單一的設(shè)備中，比如一個(gè)芯片。這種芯片可以用作增加CAM存儲(chǔ)器的模塊，將它們直接添加至總線系統(tǒng)而不用任何附加的連接電路，如已知的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器芯片，比如RAM。
本發(fā)明的連接電路也可以通過(guò)把存儲(chǔ)器單元?jiǎng)澐殖山M，在CAM器件之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)，每一組都通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的連接電路通向更大的組合CAM器件。在這種結(jié)構(gòu)中，每組內(nèi)的優(yōu)先級(jí)功能只在較少的單元上起作用，由于制作連接電路只需要相對(duì)較少的邏輯門，實(shí)現(xiàn)CAM器件的邏輯門就能輕易減少。
在組合的CAM器件中，幾個(gè)CAM通過(guò)它們各自的連接電路，連接到一條地址總線和一條數(shù)據(jù)總線。在讀寫模式下，該連接電路將連接兩組線，因此對(duì)于讀寫操作是透明的。在搜索模式(按內(nèi)容尋址模式)下，該連接電路將按照CAM的響應(yīng)，選擇和設(shè)置數(shù)據(jù)總線的若干條線，以便輸出一個(gè)匹配單元的地址，它在預(yù)先規(guī)定的方向上是最高的。該連接電路增加了所需的邏輯功能和連線，以便將CAM的按內(nèi)容尋址功能擴(kuò)展到更大的地址范圍，設(shè)置了更多的總線連線，以便在這種更大的范圍內(nèi)寫單元的地址，并且通過(guò)遮掩CAM地址的數(shù)位——要是它們會(huì)改變具有更高地址之單元的地址的話，檢驗(yàn)了在整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有其它的具有更高地址的單元響應(yīng)。以這種方式，整個(gè)CAM的總體就能夠體現(xiàn)更大規(guī)模的單一CAM的功能。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1顯示了某個(gè)連接電路的一般安排，用于依據(jù)本發(fā)明的CAM器件。
圖2顯示了幾個(gè)CAM如何能夠利用本發(fā)明的CAM連接電路連接每個(gè)CAM，合并成一個(gè)更大的CAM。
圖3顯示了幾個(gè)CAM如何能夠進(jìn)行分組以形成更大的CAM，這些CAM組也依據(jù)本發(fā)明的連接電路連接，因此再形成更大的CAM存儲(chǔ)器。
圖4顯示了依據(jù)本發(fā)明的CAM連接電路中的組件。
圖5顯示了在一個(gè)“或”功能中，優(yōu)先級(jí)掩碼如何連接到數(shù)據(jù)總線。
圖6顯示了實(shí)施優(yōu)先級(jí)掩碼的一個(gè)實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的是提供一種高速連接電路，它使幾個(gè)按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器能夠合并成一個(gè)更大的組合的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器。依據(jù)本發(fā)明的方法和電路，新連接電路只提供了至總線系統(tǒng)的連接，同一系統(tǒng)之內(nèi)不同的CAM之間則不需要連接。本發(fā)明之連接電路的過(guò)人之處在于，由連接電路增加的延遲非常小，而且與安裝的CAM數(shù)目無(wú)關(guān)。因此，這種新穎的連接電路將安裝的所有CAM合并成一個(gè)更大規(guī)模的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器，其響應(yīng)時(shí)間幾乎與單一CAM器件的響應(yīng)時(shí)間相同。
本發(fā)明之連接電路也可以用于呼出類型存儲(chǔ)器的相互連接。這些存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)為或者在讀寫模式下運(yùn)行，或者在呼出模式下運(yùn)行。呼出存儲(chǔ)器包括一種范圍電路，在呼出模式下運(yùn)行時(shí)，它將在總線上輸出匹配單元的地址，該地址在預(yù)先規(guī)定的方向上具有最高的數(shù)值，但是低于某個(gè)起始地址。在PCT/IL 00/00121和PCT/IL 00/00327中，已經(jīng)介紹了這種存儲(chǔ)器。
以下的實(shí)例可能最好地說(shuō)明了本發(fā)明之連接電路。如果某個(gè)可用的CAM存儲(chǔ)器設(shè)備包括2w1個(gè)基本單元，每個(gè)單元能夠存放Wd位，這種新穎的連接電路將提供裝置來(lái)合并多達(dá)2w2個(gè)同樣的CAM，以便產(chǎn)生一個(gè)包括2w1+w2個(gè)單元的CAM存儲(chǔ)器。在這個(gè)實(shí)例中，所有的CAM器件具有相同的規(guī)模，也就是相同數(shù)目的單元，但是本發(fā)明也能夠提供用于幾個(gè)不同規(guī)模的CAM器件的連接電路。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，產(chǎn)生的更大的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器陣列，其運(yùn)行速度將與每個(gè)單獨(dú)的CAM幾乎相同。只增加了最小的延遲。
符合本發(fā)明之方法和電路進(jìn)一步的優(yōu)越特性，依據(jù)本發(fā)明而設(shè)計(jì)的連接電路將提供一種模塊化的連接電路，僅僅連接到CAM模塊和總線系統(tǒng)，也就是不需要連接到系統(tǒng)的其它CAM。有了這種特性，就能夠?qū)⒁粋€(gè)CAM和一個(gè)CAM連接電路結(jié)合在單一的設(shè)備中，比如芯片。然后，為了形成更大的存儲(chǔ)器，幾個(gè)這種類型的設(shè)備或芯片可以直接用于總線系統(tǒng)中，而無(wú)需任何另外的連接電路，其方式與增加幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器芯片(例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)到總線系統(tǒng)相同。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)越特性在于，依據(jù)本發(fā)明而設(shè)計(jì)的連接電路能夠用于在CAM器件之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)。組都利用依據(jù)本發(fā)明的連接電路連接到更大的CAM器件。使用這種分級(jí)，能夠減少實(shí)施CAM所需的邏輯門，因?yàn)槊拷M內(nèi)的優(yōu)先級(jí)功能只在較少的單元上起作用。由于對(duì)于一組內(nèi)的所有單元只須提供一個(gè)這種連接電路，制作連接電路需要的邏輯門也相對(duì)較少。由于上面列舉的、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)CAM器件的邏輯門就能輕易減少。
如果本發(fā)明的連接電路用于連接呼出存儲(chǔ)器，也提供一種起始地址連接電路。該連接電路將系統(tǒng)總線從接收起始地址，只有當(dāng)CAM的至少一個(gè)單元(在預(yù)先規(guī)定的方向上)具有低于起始地址的地址時(shí)，才使CAM可用。
下文中將針對(duì)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，介紹本發(fā)明。不過(guò)應(yīng)當(dāng)理解，在仍然保持不超出本發(fā)明的范疇——如文中的介紹和權(quán)利要求——的情況下，可以作出本發(fā)明之連接電路和電路的許多變化和修改。
參考圖1，其中顯示了一個(gè)CAM存儲(chǔ)器，帶有依據(jù)本發(fā)明的連接電路。連接電路通過(guò)Wa條地址線連接到地址總線。CAM通過(guò)Wb條地址線連接到連接電路，Wb小于或等于Wa。連線數(shù)目Wb為CAM器件操作需要的地址線數(shù)目，根據(jù)其指標(biāo)。連接電路在一邊也連接到數(shù)據(jù)總線，在另一邊連接到CAM器件總線連線，從CAM器件讀取數(shù)值或者向CAM器件寫入數(shù)值期間，連接電路將連接兩組總線連線，因此對(duì)于讀寫操作是透明的。在搜索模式(按內(nèi)容尋址模式)下運(yùn)行時(shí)，連接電路將按照CAM的響應(yīng)，選擇和設(shè)置數(shù)據(jù)總線的若干條線，以便在數(shù)據(jù)總線上輸出一個(gè)表示CAM的一個(gè)匹配單元之位置(地址)的數(shù)值，只要在系統(tǒng)中所有CAM的所有單元中，CAM的這個(gè)匹配單元是在預(yù)先規(guī)定的方向上具有最高的地址。
若干選擇線連接到連接電路，用于在總線系統(tǒng)的整個(gè)地址空間中，規(guī)定CAM和CAM連接電路的具體位置。這種選擇線往往用于在總線系統(tǒng)中規(guī)定具有限制地址空間的某個(gè)設(shè)備的位置。典型情況下，選擇線將被固定在預(yù)先規(guī)定的邏輯電平，因此在系統(tǒng)的整個(gè)存儲(chǔ)器范圍中，規(guī)定了CAM單元的地址范圍。
系統(tǒng)總線的一組附加控制線也連接到連接電路，并從連接電路到達(dá)CAM器件。在圖1中，從系統(tǒng)總線到連接電路的控制線記為總線控制線，從連接電路到CAM器件的控制線記為連接電路控制線。這種控制線——攜帶著實(shí)施總線協(xié)議所需的信號(hào)——在總線系統(tǒng)中被普遍使用。
安裝在更大的CAM器件之內(nèi)并通過(guò)本發(fā)明的CAM連接電路連接的CAM，在本文中將被記為CAM模塊。
連接電路的目的是增加所需的邏輯功能和連線，以便將CAM模塊的按內(nèi)容尋址功能擴(kuò)展到更大的地址范圍。與在整個(gè)系統(tǒng)中規(guī)定某個(gè)地址所需的數(shù)位相比，CAM模塊——已經(jīng)被設(shè)計(jì)為有限的規(guī)模——能夠利用較少的數(shù)位來(lái)輸出其響應(yīng)單元之一的地址。CAM模塊合并入更大的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器之后，為了寫地址，就需要設(shè)置附加數(shù)目的總線連線。不僅如此，在輸出地址之前，有必要檢驗(yàn)在整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有其它的、具有更高地址的單元響應(yīng)。然后，CAM總線將a)為了寫延伸的響應(yīng)單元地址而設(shè)置附加總線連線，b)則遮掩該地址的數(shù)位，如果它們會(huì)改變具有更高地址的某個(gè)響應(yīng)單元的地址的話。
例如，某個(gè)大的CAM陣列可能設(shè)計(jì)為幾個(gè)CAM器件合并而成，每個(gè)包含2w1個(gè)單元。這些CAM器件中的每一個(gè)將伸出w1條線，以設(shè)置它們對(duì)應(yīng)的單一匹配單元的地址值。由2w2個(gè)CAM器件形成的、更大的系統(tǒng)將需要w1+w2條線來(lái)輸出地址值。那么，連接電路的作用將是連接CAM的w1條線，并適當(dāng)?shù)卦O(shè)置連接到數(shù)據(jù)總線的w2條線，使得整個(gè)CAM模塊總體將體現(xiàn)更大規(guī)模的單一CAM的功能。
在圖2中顯示了幾個(gè)CAM器件如何能夠合并以形成一個(gè)更大的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器。CAM和CAM連接電路在基本的CAM塊中組合在一起，每個(gè)基本的CAM塊由一個(gè)CAM模塊和一個(gè)CAM連接電路組成。在基本的CAM塊之間不需要相互連接；每個(gè)基本的CAM塊僅僅連接到系統(tǒng)總線。這就說(shuō)明了本發(fā)明的CAM連接電路超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的CAM，為了在一個(gè)更大的CAM陣列之內(nèi)串聯(lián)幾個(gè)CAM模塊，在CAM模塊之間需要相互連接。所以不可能以模塊化的方式擴(kuò)大CAM陣列。
按照本發(fā)明的新穎設(shè)計(jì)，將CAM器件連接到CAM連接電路，幾個(gè)CAM模塊就能夠模塊化地聚集，以形成一個(gè)更大的CAM陣列。做到這一點(diǎn)所用的方式，與總線系統(tǒng)中增加幾個(gè)普通存儲(chǔ)器器件——比如RAM——相同，在總線系統(tǒng)之內(nèi)不必增加或改變?nèi)魏芜B接。
例如，假若CAM連接電路是與CAM器件一起整體實(shí)現(xiàn)(例如在同一個(gè)芯片中)，那么就獲得了一個(gè)新的CAM元件，它具有與標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器器件——例如RAM——相同的組合性。
在圖3中顯示了CAM和CAM連接電路的一種分級(jí)結(jié)構(gòu)，它可以用于產(chǎn)生一個(gè)大的CAM。單獨(dú)的基本CAM塊A1、A2、An中的每一個(gè)，是為了減少地址空間而設(shè)計(jì)的，所以減少了描述地址所需的位數(shù)，也減少了使用的邏輯門。然后，這些單獨(dú)的CAM利用CAM連接電路連接成兩個(gè)組A和B(A1至An為A組，B1至Bn為B組)，它們分別將所述CAM連接到組總線A和B，從而獲得了兩個(gè)更大的CAM。然后，這兩個(gè)更大的CAM利用兩個(gè)附加的CAM連接電路G1和G2連接到系統(tǒng)總線，這兩個(gè)合成的CAM塊——每塊包括所述更大的CAM之一和連接電路G1和G2之一——又組合成規(guī)模更大的一個(gè)CAM。雖然這個(gè)實(shí)例僅僅展示了兩個(gè)合成的CAM塊，必須理解，任何數(shù)目的塊都可以使用，并且同樣的原理在相反方向也適用，也就是每一個(gè)字組可以包含幾個(gè)更小的子組，等等。這種分級(jí)架構(gòu)能夠用于一個(gè)器件(比如一個(gè)芯片)之內(nèi)，以獲得大規(guī)模的CAM。
為了達(dá)到這種分級(jí)結(jié)構(gòu)的目的，在每個(gè)CAM處提供了一種附加輸出。如果發(fā)現(xiàn)連接的CAM中至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元匹配，就激活這種輸出(匹配)。
在幾個(gè)CAM模塊合成一組，以便連接到更高級(jí)別的CAM連接電路的情況下，一種或功能——圖3中記為H——應(yīng)用于所有這些匹配線。然后，這個(gè)或的輸出連接到級(jí)別更高的CAM連接電路。然后，如果在較低級(jí)別的組中連接的所有單元之中，至少一個(gè)單元匹配，這個(gè)信號(hào)就用于選擇性地激活更高級(jí)別的連接電路。
在圖4中顯示了為呼出存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的CAM連接電路優(yōu)選實(shí)施例的框圖，包括以下組件a)芯片選擇總線系統(tǒng)中常用的邏輯電路，它使某個(gè)器件能夠被激活。在本發(fā)明的連接電路中，芯片選擇用于正常模式下，以便激活CAM進(jìn)行讀寫操作。
b)塊范圍電路范圍電路是一種比較器電路，如果連接電路處于按內(nèi)容尋址模式下，它把地址總線連線上設(shè)置的數(shù)據(jù)與選擇線上設(shè)置的數(shù)據(jù)相比較。在預(yù)先規(guī)定的方向上，如果前一個(gè)較小或者相等，那么就發(fā)出塊選擇信號(hào)，它啟動(dòng)CAM器件。一條控制線(CO)也輸入到CAM，以便在按內(nèi)容尋址模式下選擇性地操作CAM。
c)CAM器件在本發(fā)明的范疇內(nèi)，CAM器件一般將是指這樣一種存儲(chǔ)器器件，除了存儲(chǔ)器正常的存放和檢索功能以外，它還具有按內(nèi)容尋址的功能，如以下的介紹如果CAM器件置于按內(nèi)容尋址模式下，在若干總線接口線上就設(shè)置了某個(gè)給定值，該器件的響應(yīng)是在另一組總線連線上設(shè)置表示一個(gè)存儲(chǔ)器單元位置的數(shù)據(jù)。這個(gè)單元——本文中記為響應(yīng)單元——存放的數(shù)據(jù)——本文中記為匹配數(shù)據(jù)——與前面的總線連線上提供的數(shù)據(jù)存在某種預(yù)先規(guī)定的關(guān)系。
本文中規(guī)定，數(shù)據(jù)為CAM器件內(nèi)部某個(gè)單元地址的二進(jìn)制表示所需的位數(shù)。
CAM連接電路接收W2條選擇線，它們規(guī)定該CAM中所有單元的基地址。那么在整個(gè)系統(tǒng)中，CAM中某個(gè)單元的地址，將是具有Da個(gè)低位和W2個(gè)高位的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。
作為輸入，CAM器件接收R/W信號(hào)，在正常的讀和寫模式之間進(jìn)行選擇，也接收CO線，在正常和呼出模式之間進(jìn)行選擇。存儲(chǔ)器中常用的附加控制線也輸入到CAM，以啟動(dòng)其正常功能。在正常模式下，CAM由芯片選擇啟動(dòng)，而在呼出模式下，則是由范圍電路啟動(dòng)。
在正常的讀或?qū)懖僮髦校珼a+Db條數(shù)據(jù)總線連線通過(guò)一對(duì)緩沖區(qū)連接到CAM器件。Da+Db是CAM讀寫操作所用的(最大)位數(shù)。
在呼出模式下，僅有Da條線通過(guò)緩沖區(qū)到達(dá)數(shù)據(jù)總線，并用于在數(shù)據(jù)總線上設(shè)置響應(yīng)單元的部分地址。這個(gè)部分地址是在CAM器件中響應(yīng)單元的地址。然后，塊優(yōu)先級(jí)掩碼將按照W2條選擇線，設(shè)置該地址的其余部分，它表示CAM器件在整個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的位置。我們將進(jìn)一步把這W2條線上設(shè)置的數(shù)據(jù)記為塊地址。
d)塊優(yōu)先級(jí)掩碼W2條線的包含著同樣W2個(gè)高位的地址(塊地址)，分配給CAM器件之內(nèi)的所有單元。
塊優(yōu)先級(jí)掩碼設(shè)計(jì)為，如果CAM的一個(gè)單元響應(yīng)，則設(shè)置這W2個(gè)高位，同時(shí)遮掩設(shè)置后的數(shù)位，使總線上設(shè)置的地址不被任何其它地址所改變，如果總線上設(shè)置的地址具有較大數(shù)值的話。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，塊優(yōu)先級(jí)掩碼接收數(shù)據(jù)總線連線和W2條選擇線作為輸入。對(duì)這些輸入利用一種邏輯函數(shù)，塊優(yōu)先級(jí)掩碼將僅僅啟動(dòng)塊地址的數(shù)位用于輸出，它們不會(huì)改變高于其本身塊地址的地址值。
如果激活了呼出模式，并且CAM單元之一有響應(yīng)，就啟動(dòng)塊優(yōu)先級(jí)掩碼。如果塊優(yōu)先級(jí)掩碼在數(shù)據(jù)總線上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何地址高于其本身塊地址，那么它將向第一緩沖區(qū)輸出啟動(dòng)信號(hào)，然后將容許把響應(yīng)單元的地址輸出到數(shù)據(jù)總線上。
e)一個(gè)匹配探測(cè)電路它可能是CAM的一部分或者是加到CAM的一個(gè)邏輯電路。大多數(shù)CAM器件提供匹配探測(cè)輸出。如果CAM的至少一個(gè)單元有響應(yīng)，就激活這種輸出。在本實(shí)施例中，這種輸出是用于啟動(dòng)塊優(yōu)先級(jí)掩碼。
f)一個(gè)門排列(門1)，它實(shí)現(xiàn)以下功能——僅僅在按內(nèi)容尋址模式下，才啟動(dòng)塊優(yōu)先級(jí)掩碼。
——僅僅在一個(gè)單元具有匹配數(shù)據(jù)的情況下，才啟動(dòng)塊優(yōu)先級(jí)掩碼。
g)緩沖區(qū)1和2緩沖區(qū)1用于連接或隔離數(shù)據(jù)總線和CAM之間的Da條線。這個(gè)緩沖區(qū)從一個(gè)“或”門(門3)接收啟動(dòng)信號(hào)。發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，該緩沖區(qū)連接Da條數(shù)據(jù)總線連接和CAM總線連線。
緩沖區(qū)2用于連接或隔離數(shù)據(jù)總線和CAM之間的Db條線。它接收CO作為啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)CO有效時(shí)，緩沖區(qū)2隔離CAM和數(shù)據(jù)總線之間的Db條線。
要是只有CAM連接到總線系統(tǒng)，那么CAM的Da+Db條線就會(huì)連接到數(shù)據(jù)總線。在讀寫模式下，這些線將會(huì)用于傳遞要檢索或存放的數(shù)據(jù)。
在CAM與本發(fā)明的CAM連接電路結(jié)合之處，在正常讀/寫模式下(CO信號(hào)無(wú)效)，所有的數(shù)據(jù)總線連線都需要連接到存儲(chǔ)器單元，以執(zhí)行通常的讀/寫操作。那么，將激活CAM連接電路的緩沖區(qū)1和2，把數(shù)據(jù)總線連線連接到CAM。參考圖4，可見(jiàn)CO信號(hào)輸入到一個(gè)“或”門(門3)，如果CO無(wú)效，它就向緩沖區(qū)1輸出啟動(dòng)信號(hào)。圖4中進(jìn)一步顯示出信號(hào)CO直接輸入到緩沖區(qū)2，如果CO無(wú)效，就啟動(dòng)該緩沖區(qū)。
在呼出模式下，CAM在受限制的Da條線上，設(shè)置響應(yīng)單元的地址。那時(shí)不用CAM的Db條線。這些線由緩沖區(qū)2從數(shù)據(jù)總線斷開(kāi)。
如果CAM的一個(gè)單元有響應(yīng)，那么CAM將在Da條線上設(shè)置CAM的地址，并且塊優(yōu)先級(jí)掩碼被激活。塊優(yōu)先級(jí)掩碼將在數(shù)據(jù)總線的W2條線上設(shè)置塊地址，這是在更高的地址沒(méi)有其它響應(yīng)單元的情況。在這種情況下，塊優(yōu)先級(jí)掩碼也將向緩沖區(qū)1輸出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，因此允許CAM在Da個(gè)低位上，輸出響應(yīng)單元的地址。
如果塊優(yōu)先級(jí)掩碼探測(cè)出，在數(shù)據(jù)總線上已經(jīng)設(shè)置了一個(gè)地址，其數(shù)值高于其本身的地址，那么它將不向緩沖區(qū)1輸出啟動(dòng)信號(hào)，所以CAM將保持與數(shù)據(jù)總線隔離。
應(yīng)當(dāng)理解，圖4所示的單一CAM可以替換為一個(gè)更復(fù)雜的部件，比如基本的CAM塊或者參考圖2介紹的合成的CAM塊，本發(fā)明的連接電路可以用類似的方式，針對(duì)該復(fù)雜部件啟動(dòng)讀寫和呼出功能。
圖5顯示了塊優(yōu)先級(jí)掩碼和數(shù)據(jù)總線之間的連接。在塊優(yōu)先級(jí)掩碼的一側(cè)，數(shù)據(jù)總線連線連接為輸入，而在所述塊優(yōu)先級(jí)掩碼的另一側(cè)，塊優(yōu)先級(jí)掩碼的每條輸出線通過(guò)一個(gè)寬“或”連接到數(shù)據(jù)總線。
圖6顯示了優(yōu)先級(jí)掩碼的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在圖6中，塊地址由以下形式表達(dá)塊地址N=Σk=0K2[u(N,k)]---(1)]]>式中K為在塊地址中設(shè)置的位數(shù)減1。
u(N，k)為塊地址中第k位的位置，從低位算起。
例如，要把具有16個(gè)(4位)存儲(chǔ)器單元的CAM連接入具有256個(gè)(8位)單元的、更大的CAM，塊地址將包含4位。那么塊地址將具有包含最高4位的一個(gè)地址，那么所有低位為0例如N＝1010,0000設(shè)置的位數(shù)為2，所以K＝1我們可以寫成10100000＝1·27+1·25
所以在這種情況下，我們有u(N，0)＝5；u(N，1)＝7；再次參考圖6，對(duì)于塊地址中每一個(gè)設(shè)置的位，從塊優(yōu)先級(jí)掩碼輸出一條線P[N，u(N，k)]。該線的狀態(tài)由一個(gè)邏輯門設(shè)置，如果以下的所有條件都滿足，它將被設(shè)置成有效(邏輯1)a)至少CAM的一個(gè)單元有響應(yīng)，因而激活了啟動(dòng)信號(hào)E。
b)更高位位置的下一條線的狀態(tài)為有效(邏輯1)，或者本線就處在最高位。
c)在本線和更高位位置的下一條線之間，所有總線連線位的狀態(tài)都是無(wú)效。
如果P[N，u(N，0)]有效，并且在位置低于P[N，u(N，0)]的塊地址位，所有總線連線的狀態(tài)都是無(wú)效，則發(fā)出塊匹配信號(hào)。萬(wàn)一沒(méi)有這種連線，那么將由P[N，u(N，0)]直接激活塊匹配線。
如果塊優(yōu)先級(jí)掩碼不具有任何P(k)線(塊地址＝0)，那么當(dāng)激活啟動(dòng)信號(hào)時(shí)輸出塊匹配信號(hào)。
這個(gè)邏輯電路的目的是遮掩——也就是不設(shè)置——數(shù)據(jù)總線的某一位，如果它會(huì)改變數(shù)據(jù)總線上更高位已經(jīng)設(shè)置的部分地址的話。
這個(gè)實(shí)例展示了一個(gè)特定的實(shí)施方案，但是顯而易見(jiàn)，優(yōu)先級(jí)掩碼的許多實(shí)施方案都是可能的，所有這些都具有同樣的原理，與遮掩(即保持無(wú)效)連線P[N，u(N，k)]相同——如果數(shù)據(jù)總線上在塊地址已經(jīng)清除的數(shù)位之處，有一條或多條更高位的連線是有效的。
權(quán)利要求
1.一種CAM連接電路，它通過(guò)把CAM器件連接到相同的數(shù)據(jù)總線連線和相同的地址總線連線，使兩個(gè)或多個(gè)CAM器件能夠合并成一個(gè)合成的CAM陣列，該電路包括a)把CAM連接電路連接到地址總線若干連線的Wa條線，以及把CAM連接電路連接到CAM器件的Wb條線，其中Wa大于或等于Wb；b)一個(gè)第一緩沖區(qū)，用于把CAM的前Da條數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線上相同數(shù)目的數(shù)據(jù)線，當(dāng)設(shè)置第一啟動(dòng)信號(hào)時(shí)進(jìn)行這種連接；c)一個(gè)第二緩沖區(qū)，用于把CAM的后Db條數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線上第二數(shù)目的數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線的所述第二數(shù)目等于Db，當(dāng)設(shè)置第二啟動(dòng)信號(hào)時(shí)進(jìn)行所述連接；以及d)一個(gè)優(yōu)先級(jí)掩碼電路，它接收W2條選擇線作為輸入，它們的狀態(tài)規(guī)定CAM連接電路的塊地址，它還接收一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)作為輸入，所述優(yōu)先級(jí)掩碼電路進(jìn)一步通過(guò)W3條數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線，W3大于或等于W2；其特征在于，如果在CAM之內(nèi)若干或者至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元存放的數(shù)據(jù)與地址總線連線上設(shè)置的數(shù)據(jù)有某種給定的關(guān)系，那么CAM按照為CAM規(guī)定的內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)順序，選擇所述數(shù)目的單元之一，并將該單元的地址施加在所述第一緩沖區(qū)上，或者CAM將單一響應(yīng)單元的地址施加在所述第一緩沖區(qū)上；CAM也向塊優(yōu)先級(jí)掩碼輸出所述啟動(dòng)信號(hào)；然后，塊優(yōu)先級(jí)掩碼邏輯電路將所述塊地址施加在所述W3條數(shù)據(jù)總線連線上，同時(shí)，如果該地址的任何數(shù)位會(huì)干擾在預(yù)先規(guī)定的方向上任何更高的、在所述數(shù)據(jù)總線連線上已經(jīng)設(shè)置的地址，它們就會(huì)被遮掩；以及萬(wàn)一沒(méi)有更高的地址輸出到數(shù)據(jù)總線上，塊優(yōu)先級(jí)掩碼邏輯電路就向所述第一緩沖區(qū)輸出所述啟動(dòng)信號(hào)，于是選定的地址就設(shè)置為所述第一數(shù)目的數(shù)據(jù)總線連線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAM連接電路，其特征在于，相同的總線連線可以按照系統(tǒng)的功能需要，交替地用作地址總線連線和數(shù)據(jù)總線連線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任何一個(gè)的CAM連接電路，還包括一個(gè)塊范圍電路，用于比較地址總線上設(shè)置的地址和塊地址，只有在預(yù)先規(guī)定的方向上，塊地址低于或等于地址總線上設(shè)置的地址的情況下，才啟動(dòng)CAM。
4.一種塊優(yōu)先級(jí)掩碼和一種塊地址，所述塊地址為在某個(gè)合成的存儲(chǔ)器陣列之內(nèi)某個(gè)CAM存儲(chǔ)器器件的地址，所述存儲(chǔ)器陣列具有連接到相同的數(shù)據(jù)總線連線和相同的地址總線連線的兩個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器器件，其特征在于，所述塊優(yōu)先級(jí)掩碼具有一條啟動(dòng)輸入線，對(duì)所述塊地址中每一個(gè)設(shè)置的數(shù)位k有一條輸出線P(k)，以及一條塊匹配線，其中所述塊優(yōu)先級(jí)掩碼接收所述數(shù)據(jù)總線連線作為輸入，啟動(dòng)后，它執(zhí)行一種邏輯功能，當(dāng)且僅當(dāng)數(shù)據(jù)總線上沒(méi)有其它器件在更高的數(shù)位位置——塊地址在該處有一個(gè)清除的數(shù)位——設(shè)置過(guò)一條線時(shí)，激活所述輸出線P(k)中的每一條，并且如果滿足以下條件，將激活塊匹配線(a)所有的P(k)線被激活，以及(b)如果該總線連線的數(shù)位位置低于最低數(shù)位位置的P(k)，在塊地址的任何數(shù)位位置都沒(méi)有其它總線連線被激活。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任何一個(gè)的塊優(yōu)先級(jí)掩碼，其中按照所述邏輯功能，如果以下條件全部滿足，P(k)的狀態(tài)被設(shè)置為有效(邏輯1)a)至少CAM的一個(gè)單元有響應(yīng)，因而激活了啟動(dòng)信號(hào)；b)更高位位置的下一條線的狀態(tài)為有效(邏輯1)，或者本線就處在最高位的位置；c)在本線和更高位位置的下一條線之間，所有總線連線位的狀態(tài)都是無(wú)效；如果在最低數(shù)位位置P(k)線有效，并且在位置低于所述P(k)的塊地址位，任何總線連線的狀態(tài)都是無(wú)效，則發(fā)出塊匹配信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有邏輯電路的塊優(yōu)先級(jí)掩碼，其特征在于，如果優(yōu)先級(jí)掩碼不具有任何P(k)線(塊地址＝0)，當(dāng)在塊地址的位置所有總線連線都沒(méi)有設(shè)置時(shí)，輸出塊匹配信號(hào)。
7.一種分級(jí)CAM架構(gòu)，其中兩個(gè)或更多CAM合并成一組，兩組或更多組合并成一個(gè)合成的存儲(chǔ)器陣列，或者兩個(gè)或更多合成的CAM存儲(chǔ)器陣列或者一個(gè)合成的CAM存儲(chǔ)器陣列和一個(gè)單一的CAM合并成更大的合成CAM存儲(chǔ)器陣列，其特征在于，CAM器件中的每一個(gè)都分別具有一個(gè)CAM連接電路，其中提供了一種附加的輸出連接，如果發(fā)現(xiàn)連接的CAM中至少有一個(gè)存儲(chǔ)器單元匹配，就激活這種輸出；對(duì)所述CAM部件的所述輸出線應(yīng)用一種或功能，所述或功能連接到下一個(gè)而且是級(jí)別上更高的CAM連接電路，因而如果在CAM的所述較低級(jí)別組中連接的所有單元中至少有一個(gè)單元匹配，這個(gè)輸出信號(hào)就選擇性地激活所述更高級(jí)別的連接電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CAM存儲(chǔ)器的分級(jí)架構(gòu)，為了把較大的CAM存儲(chǔ)器陣列劃分成較小的CAM部件或組，如果需要，其中每一個(gè)都可以單獨(dú)搜索或者在搜索周期中不予考慮。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CAM存儲(chǔ)器的分級(jí)架構(gòu)，是在某個(gè)獨(dú)立的器件中合并的，比如一個(gè)芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任何一個(gè)的分級(jí)架構(gòu)，可以作為一個(gè)模塊增加到CAM存儲(chǔ)器，它包括權(quán)利要求1的連接電路，以便擴(kuò)大所述CAM存儲(chǔ)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任何一個(gè)的分級(jí)架構(gòu)，其中用于存儲(chǔ)器搜索的一個(gè)起始地址可以饋入一個(gè)或多個(gè)CAM部件，因而作為搜索結(jié)果輸出到總線連線的地址，必須與所述起始地址符合某種預(yù)先規(guī)定的關(guān)系。
12.一種CAM連接電路，基本上如同本文中參考附圖所作的介紹。
13.一種CAM存儲(chǔ)器的分級(jí)架構(gòu)，基本上如同本文中參考附圖所作的介紹。
全文摘要
用于高速連接電路的一種方法和電路，它使幾個(gè)按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器能夠合并成一個(gè)更大的組合的按內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器，在各個(gè)存儲(chǔ)器的原始響應(yīng)時(shí)間方面只有微不足道的延遲。這種連接電路只提供了至總線系統(tǒng)的連接，在系統(tǒng)的不同CAM器件之間則不需要連接，因而能夠?qū)⒁粋€(gè)CAM和一個(gè)CAM連接電路組合到單一的設(shè)備中，比如一個(gè)芯片。這種芯片可以用作增加CAM存儲(chǔ)器的模塊，將它們直接添加至總線系統(tǒng)而不用任何附加的連接電路，如已知的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器芯片，比如RAM。本發(fā)明的連接電路也可以通過(guò)把存儲(chǔ)器單元?jiǎng)澐殖山M，在CAM器件之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)，每一組都通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的連接電路通向更大的組合CAM器件。在這種結(jié)構(gòu)中，每組內(nèi)的優(yōu)先級(jí)功能只在較少的單元上起作用，由于制作連接電路只需要相對(duì)較少的邏輯門，實(shí)現(xiàn)CAM器件的邏輯門就能輕易減少。在組合的CAM器件中，幾個(gè)CAM通過(guò)它們各自的連接電路，連接到一條地址總線和一條數(shù)據(jù)總線。在讀寫模式下，該連接電路將連接兩組線，因此對(duì)于讀寫操作是透明的。在搜索模式(按內(nèi)容尋址模式)下，該連接電路將按照CAM的響應(yīng)，選擇和設(shè)置數(shù)據(jù)總線的若干條線，以便輸出一個(gè)匹配單元的地址，它在預(yù)先規(guī)定的方向上是最高的。該連接電路增加了所需的邏輯功能和連線，以便將CAM模塊的按內(nèi)容尋址功能擴(kuò)展到更大的地址范圍，設(shè)置了更多的總線連線，以便在這種更大的范圍內(nèi)寫單元的地址，并且通過(guò)遮掩CAM地址的數(shù)位——要是它們會(huì)改變具有更高地址之單元的地址的話，檢驗(yàn)了在整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有其它的具有更高地址的單元響應(yīng)。以這種方式，整個(gè)CAM的總體就能夠體現(xiàn)更大規(guī)模的單一CAM的功能。
文檔編號(hào)G11C15/00GK1427994SQ01808869
公開(kāi)日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2001年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者耶維斯·E·維拉瑞特, 施姆爾·普羅科佩斯 申請(qǐng)人:梅姆考爾有限責(zé)任公司