專利名稱：一種防止數(shù)據(jù)破壞的cam快速回寫機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種提高了 CAM可靠性方法，應(yīng)用該方法的CAM存儲結(jié)構(gòu)能夠在寫數(shù)據(jù)的時(shí)防止虛讀對原始數(shù)據(jù)的破壞。
背景技術(shù)：
如今，電路系統(tǒng)對大量數(shù)據(jù)的處理提出了嚴(yán)格的要求，這樣一來對存儲器性能的要求也不斷增加。特殊架構(gòu)的存儲器便開始應(yīng)用于數(shù)據(jù)的查找和定位。內(nèi)容尋址存儲器CAM (Content-Addressable Memory)即是其中的一種。與RAM不同，CAM的主要工作機(jī)制就是將一個(gè)輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)與存儲在CAM中的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行比較，判別該輸入數(shù)據(jù)與CAM中存儲的數(shù)據(jù)項(xiàng)是否匹配，如果匹配，則輸出該數(shù)據(jù)項(xiàng)在CAM中相應(yīng)的地址。由于CAM的輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)和存儲數(shù)據(jù)項(xiàng)是同時(shí)進(jìn)行比較的，其速度比其他類型的存儲器要快得多。鑒于CAM快速的突出優(yōu)點(diǎn)，其在高速查找領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。其中主要的商業(yè)應(yīng)用就是網(wǎng)絡(luò)路由器中互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)包的分類和轉(zhuǎn)發(fā)，除此之外，還包括參數(shù)缺陷提取、霍夫變換、哈夫曼編碼/譯碼、圖象編碼等方面的應(yīng)用。和RAM—樣，CAM中存儲數(shù)據(jù)的可靠性直接關(guān)系到其性能。到目前為止，關(guān)于CAM可靠性方面的研究主要集中在其查找過程中的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。例如[US007689889B2]，采用錯(cuò)誤偵測系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)匹配過程中錯(cuò)誤，并進(jìn)行修正以提高可靠性。又例如[US007009861B2]，采用互補(bǔ)數(shù)據(jù)端口鎖存器和一對互補(bǔ)數(shù)據(jù)線來提高穩(wěn)定性。對于一個(gè)傳統(tǒng)的9管CAM單元，如圖1所示，包含一個(gè)6管SRAM單元和另外3個(gè)用于查找匹配的MOS管。在寫CAM過程中，SRAM的兩傳輸管打開，這就使得沒有選中寫的CAM單元處于虛讀(du_y-read)狀態(tài),可能會造成原本存放在這些單元里的數(shù)據(jù)破壞,從而降低了 CAM的可靠性。因此，需要一種新的結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)在CAM寫數(shù)據(jù)過程中，將未選中寫單元中的數(shù)據(jù)在同一個(gè)周期內(nèi)快速回寫到原本的單元中去。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，電路結(jié)構(gòu)簡單，回寫機(jī)制快速可靠。一種防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，包括由SRAM內(nèi)存模塊和查找模塊構(gòu)成的CAM單元，在所述CAM單元的基礎(chǔ)上，引入一個(gè)回寫機(jī)制。所述回寫機(jī)制可僅用一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)回寫功能的MOS管實(shí)現(xiàn)，所述用于實(shí)現(xiàn)回寫功能的MOS管與查找模塊連接。所述SRAM內(nèi)存模塊可由6個(gè)MOS管構(gòu)成，MOS管上連接有回寫控制信號WB_EN，查找模塊可由3個(gè)MOS管構(gòu)成。或者，所述回寫機(jī)制以一個(gè)外圍電路實(shí)現(xiàn)，所述SRAM內(nèi)存模塊可由8個(gè)MOS管構(gòu)成，查找模塊可由3個(gè)MOS管構(gòu)成。
本發(fā)明是在傳統(tǒng)的9管CAM的基礎(chǔ)上，引入快速回寫機(jī)制，有效消除了 CAM在寫過程中的虛讀狀態(tài)，保證了 CAM中數(shù)據(jù)的可靠性，且減小了電路設(shè)計(jì)時(shí)對MOS管的限制。


圖1為傳統(tǒng)9管CAM單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的一種具有快速回寫功能的CAM單元實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的一種帶外圍回寫功能的CAM單元實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為基于圖3的帶外圍回與電路的CAM單?；嘏c時(shí)序的不意圖。
具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1和圖2所示，本發(fā)明在傳統(tǒng)9管CAM的基礎(chǔ)上，引入快速回寫機(jī)制，有效消除了 CAM在寫過程中的虛讀狀態(tài)，保證了 CAM中數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)施例1:結(jié)合圖2所示，在CAM的單元中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回寫功能。MOS管M1-M6構(gòu)成一個(gè)6管SRAM、M0S管M7-M9構(gòu)成查找模塊、查找模塊中包含查找時(shí)匹配信號線ML，構(gòu)成基礎(chǔ)的CAM單元，在此基礎(chǔ)上，增加MOS管MlO來實(shí)現(xiàn)快速回寫功能，MOS管MlO與查找模塊連接，MOS管MlO上連接回寫控制信號WB_EN，其具體工作過程如下:在CAM執(zhí)行寫數(shù)據(jù)操作時(shí)，查找操作不執(zhí)行，將ML固定在某一確定電平上，之后未被選中寫數(shù)據(jù)的單元執(zhí)行快速回寫操作。此時(shí)回寫控制信號WB_EN有效，打開M10，C點(diǎn)被拉為高電平。由于A、B點(diǎn)電平相反，先假設(shè)A點(diǎn)原本為高電平，則B點(diǎn)就為低電平，這樣一來M7處于導(dǎo)通狀態(tài)，M8關(guān)閉，與M7相連的位線BL上的電平也被拉高。此時(shí)寫字線WL打開，被選中寫數(shù)據(jù)的CAM單元通過BL和BLB正常寫入數(shù)據(jù)，未被選中的單元?jiǎng)t通過M5管將位線上確定的高電平回寫到A點(diǎn)，保證了原有數(shù)據(jù)不受破壞。如果A點(diǎn)原本為低電平，則B點(diǎn)就為高電平，這種情況下，M7關(guān)閉，M8導(dǎo)通，與M8相連的位線BLB被拉高。此時(shí)字線打開，未被選中寫的單元通過M6管將BLB上的高電平回寫到B點(diǎn)，保證原有數(shù)據(jù)不受破壞。實(shí)施例2:結(jié)合圖3所示，MOS管M1-M6加上MOS管M10、M11構(gòu)成讀寫分開的8管SRAM, MOS管M7-M9構(gòu)成查找模塊，查找模塊中包含查找時(shí)匹配信號線ML，構(gòu)成一個(gè)基礎(chǔ)的CAM單元。在基礎(chǔ)的CAM單元的外圍電路中，引入一個(gè)回寫機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回寫功能。其具體工作過程如下:在CAM寫周期時(shí)，查找操作不執(zhí)行，匹配信號ML固定電平。未被選中寫的單元先進(jìn)行讀操作，把原來的數(shù)據(jù)讀出來再回寫以保障數(shù)據(jù)不被破壞。此時(shí)讀字線RWL打開，RBL上讀出存儲的數(shù)值給外圍電路的Latch。該Latch的輸出一個(gè)給輸出端，用于讀操作時(shí)的數(shù)據(jù)輸出，另一個(gè)輸出接到多路選擇器Mux的輸入端。由于單元未被選中寫，回寫控制信號WB_EN有效，多路選擇器即選擇RBL上讀出的數(shù)據(jù)通過一個(gè)鎖存器給到寫控制單元WriteDrive，接著寫字線WffL打開，被選中寫數(shù)據(jù)的CAM單元通過BL和BLB正常寫入數(shù)據(jù)，未被選中寫的單元?jiǎng)t將RBL上讀出的數(shù)據(jù)按正常寫入的方式回寫到CAM單元，操作時(shí)序如圖4所示。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施案例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更、采用類似的方式替代以及等效結(jié)構(gòu)的變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，包括由SRAM內(nèi)存模塊和查找模塊構(gòu)成的CAM單元，其特征在于，在所述CAM單元的基礎(chǔ)上，引入一個(gè)回寫機(jī)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述回寫機(jī)制為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)回寫功能的MOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述用于實(shí)現(xiàn)回寫功能的MOS管與查找模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述SRAM內(nèi)存模塊由6個(gè)MOS管構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述查找模塊由3個(gè)MOS管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述MOS管上連接有回寫控制信號WB_EN。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述回寫機(jī)制為一個(gè)外圍電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述SRAM內(nèi)存模塊由8個(gè)MOS管構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述查找模塊由3個(gè)MOS管構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，其特征在于，所述外圍電路內(nèi)包含有回 寫驅(qū)動器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防止數(shù)據(jù)破壞的CAM快速回寫機(jī)制，包括由SRAM內(nèi)存模塊和查找模塊構(gòu)成的CAM單元，在所述CAM單元的基礎(chǔ)上，引入一個(gè)回寫機(jī)制。所述回寫機(jī)制可為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)回寫功能的MOS管，或者為一個(gè)具有回寫功能的外圍電路。本發(fā)明在傳統(tǒng)9管CAM的基礎(chǔ)上，引入快速回寫機(jī)制，有效消除了CAM在寫過程中的虛讀狀態(tài)，保證了CAM中數(shù)據(jù)的可靠性，且減小了電路設(shè)計(jì)時(shí)對MOS管的限制。
文檔編號G11C11/413GK103226971SQ20131009093
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者李力南, 翁宇飛, 王子歐 申請人:蘇州寬溫電子科技有限公司