查表装置以及查表方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种查表装置以及查表方法。查表装置包含内容寻址存储器元件和第一高速缓存存储器，内容寻址存储器元件储存至少一个表，第一高速缓存存储器用来高速缓存内容寻址存储器元件的至少一个输入搜寻关键字以及至少一个相对应搜寻结果。本发明专利技术的查表装置及查表方法为网络应用提供一种创新的查表设计，可以达到较低功率消耗和较高搜寻速度。

【技术实现步骤摘要】
查表装置以及查表方法
本专利技术有关于执行数据比较，尤其是一种使用内容寻址存储器(content-addressablememory,CAM)元件的查表装置以及相关查表方法。
技术介绍
内容寻址存储器是一种特别适合高速应用的存储器。具体来说，内容寻址存储器符合需要高速数据库搜寻的应用需求。内容寻址存储器会就输入搜寻关键字和由数据字所构成的存储表进行比较，并将表中匹配的数据字的地址回传。换句话说，在内容寻址存储器中，并不是通过一开始提供地址来存取内容寻址存储器阵列所储存的数据字，而是一开始利用输入搜寻关键字来在内容寻址存储器阵列中执行比较，来在包含和输入搜寻关键字的相同数据并显示“匹配”或是“命中”的内容寻址存储器阵列里，找出一个或是多个行位置。这样一来，便可依据其内容而非地址来存取储存的数据。因此，由于其快速搜寻能力，内容寻址存储器元件是用来实现查表操作的良好选项。不过，许多内容寻址存储器制造商所遭遇的共同问题都是在搜寻操作时耗电量过大，无法得到最佳化的搜寻速度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术特提供以下技术方案：本专利技术实施例提供一种查表装置，包含有内容寻址存储器元件及第一高速缓存存储器，内容寻址存储器元件用来储存至少一个表；第一高速缓存存储器用来高速缓存内容寻址存储器元件的至少一个输入搜寻关键字以及至少一个相对应搜寻结果。本专利技术实施例另提供一种查表装置，包含有内容寻址存储器元件和范围屏蔽电路，内容寻址存储器元件具有多个内容寻址存储器条目来以字组聚合方式垂直地储存多个表，其中多个内容寻址存储器条目可反映包含多个内容寻址存储器条目的有效比特输入，且当接收到相对应有效比特为预定逻辑值时，内容寻址存储器条目无效；范围屏蔽电路用来通过指定有效比特输入的一部分中所包含的每一有效比特为预定逻辑值，来屏蔽有效比特输入的部分，其中有效比特输入的部分对应未选到的表。本专利技术实施例另提供一种查表装置，包含有内容寻址存储器元件和控制逻辑，内容寻址存储器元件具有多个主要内容寻址存储器条目以及至少一个冗余内容寻址存储器条目；控制逻辑用来将冗余内容寻址存储器条目编程为数据字，以作为新主要内容寻址存储器条目，并利用新主要内容寻址存储器条目来代替内容寻址存储器元件中的特定主要内容寻址存储器条目，以及将特定主要内容寻址存储器条目编程为数据字。本专利技术实施例又提供一种查表方法，包含有在内容寻址存储器元件中储存至少一个表；以及高速缓存内容寻址存储器元件的至少一个输入搜寻关键字以及至少一个相对应搜寻结果。本专利技术实施例又提供一种查表方法，包含有以字组聚合方式垂直地将多个表储存至内容寻址存储器元件中的多个内容寻址存储器条目，其中多个内容寻址存储器条目可反映包含多个内容寻址存储器条目的多个有效比特的有效比特输入，且当接收到相对应有效比特为第一逻辑值时，内容寻址存储器条目有效，以及当接收到相对应有效比特为第二逻辑值时，内容寻址存储器条目无效；以及通过指定有效比特输入的一部分中所包含的每一有效比特为第二逻辑值，来屏蔽有效比特输入的部分，其中有效比特输入的部分对应未选到的表。本专利技术实施例又提供一种查表方法，包含有使用具有多个主要内容寻址存储器条目以及至少一个冗余内容寻址存储器条目的内容寻址存储器元件；将冗余内容寻址存储器条目编程为数据字，以作为新主要内容寻址存储器条目；利用新主要内容寻址存储器条目来代替内容寻址存储器元件中的特定主要内容寻址存储器条目；以及将特定主要内容寻址存储器条目编程为数据字。本专利技术的查表装置及查表方法为网络应用提供一种创新的查表设计，可以达到较低功率消耗和较高搜寻速度。【附图说明】图1为本专利技术查表装置的第一实施例的示意图。图2为本专利技术查表装置所采用的高速缓存存储器一致性机制的实施例的示意图。图3为本专利技术查表装置的第二实施例的示意图。图4为本专利技术针对三元内容寻址存储器采用二阶高速缓存存储器来降低排队延迟的实施例的示意图。图5为本专利技术非阻塞高速缓存存储器所执行的”命中未中”操作的实施例的示意图。图6为本专利技术高速缓存存储器的乱序事务处理的实施例的示意图。图7为本专利技术查表装置的第三实施例的示意图。图8为本专利技术查表装置的第四实施例的示意图。图9为本专利技术三元内容寻址存储器宏单元的实施例的示意图。图10为本专利技术查表装置的第五实施例的示意图。图11为具有可编程优先顺序的三元内容寻址存储器条目的内容寻址存储器元件。图12为本专利技术支持针对不同表同时查找操作的内容寻址存储器元件的实施例的示意图。图13为本专利技术查表装置的第六实施例的示意图。图14为图13所示的查表装置所执行的表更新工作的示意图。图15为图13所示的查表装置所执行的运行时间测试的示意图。【具体实施方式】在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的「包含」是开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。本专利技术的主要精神在于为网络应用提供一种创新的查表设计，使用内容寻址存储器元件(content-addressablememory(CAM)baseddevice)，例如三元内容寻址存储器(TernaryContent-AddressableMemory,TCAM)，加上高速缓存存储器系统(cachesystem)，例如单阶(single-level)或是多阶(multi-level)高速缓存存储器系统，以达到较低功率消耗和较高搜寻速度。此外，透过表的聚合(aggregation)，多个表可以共用一个单一内容寻址存储器元件，进而达到更有弹性的操作。另外，该内容寻址存储器元件可搭载至少一个冗余内容寻址存储器条目(entry)(例如至少一个双插槽(repairslot))，该冗余内容寻址存储器条目能够避免因为表更新或是运行时间测试所造成的搜寻停滞(stall)。关于本专利技术更进一步的细节将说明如下。图1为本专利技术查表装置的第一实施例的示意图。在此实施例中，查表装置100包含有内容寻址存储器元件102、高速缓存存储器104以及高速缓存控制器106。举例来说，内容寻址存储器元件102可以由具有多个三元内容寻址存储器条目(也被称为三元内容寻址存储器行或是三元内容寻址存储器字)的三元内容寻址存储器110以及优先编码器(priorityencoder)114所实现。其中每个三元内容寻址存储器条目都储存有数据字(例如WORD0～WORDn)以及具有比较器(例如CMP0～CMPn)。当三元内容寻址存储器110接收到输入搜寻关键字SK后，相对应的比较器会将输入搜寻关键字SK和每一数据字进行比较。每一个三元内容寻址存储器条目中的数据字是储存在三元内容寻址存储器细胞中的一串比特(未显示于图中)。其中每一比特可以是“0”、“1”或是“X”(不理会)。举例来说，储存的数据字“100X”会匹配“1000”或是“1001本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种查表装置，包含有：内容寻址存储器元件，具有多个内容寻址存储器条目来以字组聚合方式垂直地储存多个表，其中所述多个内容寻址存储器条目可反映包含所述多个内容寻址存储器条目的有效比特输入，且当接收到相对应有效比特为预定逻辑值时，内容寻址存储器条目无效；以及范围屏蔽电路，用来通过指定所述有效比特输入的一部分中所包含的每一有效比特为所述预定逻辑值，来屏蔽所述有效比特输入的所述部分，其中所述有效比特输入的所述部分对应未选到的表。

【技术特征摘要】
2013.07.30 US 61/859,796;2014.05.19 US 14/280,6981.一种查表装置，包含有：内容寻址存储器元件，具有多个内容寻址存储器条目来以字组聚合方式垂直地储存多个表，其中所述多个内容寻址存储器条目可反映包含所述多个内容寻址存储器条目的有效比特输入，且当接收到相对应有效比特为预定逻辑值时，内容寻址存储器条目无效；以及范围屏蔽电路，用来通过指定所述有效比特输入的一部分中所包含的每一有效比特为所述预定逻辑值，来屏蔽所述有效比特输入的所述部分，其中所述有效比特输入的所述部分对应未选到的表。2.根据权利要求1所述的查表装置，其特征在于，所述范围屏蔽电路包含有：范围映射器，用来接收被选取表的表索引，并且产生所述被选取表的开始内容寻址存储器条目的条目索引，以及所述被选取表的结束内容寻址存储器条目的条目索引；以及范围解码器，用来依据所述被选取表的所述开始内容寻址存储器条目的所述条目索引，以及所述被选取表的所述结束内容寻址存储器条目的所述条目索引来设定所述有效比特输入。3.一种查表装置，包含有：内容寻址存储器元件，具有多个主要内容寻址存储器条目以及至少一个冗余内容寻址存储器条目；以及控制逻辑，用来将所述冗余内容寻址存储器条目编程为数据字，以作为新主要内容寻址存储器条目，并利用所述新主要内容寻址存储器条目来代替所述内容寻址存储器元件中的特定主要内容寻址存储器条目，以及将所述特定主要内容寻址存储器条目编程为所述数据字。4.根据权利要求3所述的查表装置，其特征在于，用于编程所述冗余内容寻址存储器条目的所述数据字是欲加入至所述内容寻址存储器元件的新数据字。5.根据权利要求4所述的查表装置，其特征在于，当利用所述新主要内容寻址存储器条目来代替所述内容寻址存储器元件中的所述特定主要内容寻址存储器条目时，所述控制逻辑另用来在背景将原本储存在主要内容寻址存储器条目中的数据字洗牌至下一主要内容寻址存储器条目...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏庆，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71