本发明专利技术揭示一种主要通过使用ＲＡＭ单元来实施分类ＣＡＭ功能的方法。与常规三元ＣＡＭ相比，所述方法在一给定区域中提供显著更多的表条目，或为一给定表尺寸提供显著更少的区域。与常规ＣＡＭ相比，所述方法更加功率有效、更便宜且提供更大范围的特征。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及内容可寻址存储器(CAM)，也称为关联存储器。
技术介绍
内容可寻址存储器(CAM)具有可存储有数据的许多存储位置。一旦数据存储在一位置中，就可使用所述位置的内容(数据值)来寻址所述位置。将输入字与容许值的表相比较。如果存在匹配，那么返回所匹配的字的位置。所述位置通常用于寻址相关表，且返回对应字。CAM的一个应用为在互联网络协议(IP)数据包分类中，其中在网络交换机和路由器中比较互联网络数据包的IP地址和其它字段。在IP地址的通用形式(称为子网地址或地址前缀)中，为某一数目的位指定定值，且将所述地址的其余的位指定为“x”(无关)位。IPv4地址的实例如下给出0110 1100 0111 xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx非x(无关)的位形成地址的前缀，且前缀位的数目称为前缀长度。分类应用的子集将标识具有最长数目的前缀位的匹配前缀。在更一般的分类应用中，若干字段必须同时匹配。在图19的表中展示分类的实例规格。附加字段可用于分类中，例如144位的规格可用于互联网络协议第四版(IPv4)分类。在互联网络协议第六版(IPV6)中，每个地址字段的长度为128位长，且分类规格可超过576位。分类规格的关键特征在于所述字段中的每一个均可具有x(无关)位。因此用于分类的CAM必须允许不必要邻接的x(无关)位。已经引介了称为三元CAM的一类CAM以解决此需要，其中存在与每个数据位相关的额外位，称为掩码位。然而，常规三元CAM结构具有很多劣势。由于每个单元含有两个存储单元和一个掩码和比较电路，所以尺寸w×2n的表的实施要求w×2n+1个存储器元件和w×2n个掩码和比较电路。由于表中的每次查找均要求启动所有单元，所以功率消耗与w×2n成比例。对于n的较大值来说，成本相当可观，且功率消耗过高。另外，由于在每个单元中重复比较逻辑，所以难以提供不同种类的比较，且费用较高，且典型的CAM仅提供位对位比较。需要一种内容可寻址存储器系统，其a)减少所需要的比较器的数目，b)使用纯存储器阵列，c)将比较器与存储器元件分离，且d)在比较所有位前，选择特定条目作为潜在匹配。通过减少存储元件和比较器的数目，且通过数据条目的更有效的比较而减少能量消耗，这些改变将导致实施尺寸减少。
技术实现思路
本专利技术提供一种方法以实施适用于互联网络数据包分类的内容可寻址存储器，其将成本降低到每位略多于一个存储元件。本专利技术即使在具有大得多的CAM表时也可能显著节约功率。优选实施例在单个结构内提供较宽范围的查找功能。可在设计级期间(体系结构定标)、在制造芯片期间(掩码可编程性)、在将CAM投入特定使用前(字段可编程性)、在CAM编程的循环之间(重新可编程性)或甚至在CAM使用的循环之间(重新可配置性)开发选择的范围。本专利技术的一个实施例允许不同种类的比较，包括位对位和范围比较。在其它实施例中，可在相同CAM字中混合不同类型的比较，或不同CAM条目可经受不同种类的比较。附图说明图1展示常规CAM系统。图2展示常规三元CAM阵列。图3A是根据本专利技术一个实施例的CAM的方框图。图3B是使用根据本专利技术一个实施例的CAM的系统的方框图。图3C是根据本专利技术一个实施例的控制阶段技术的流程图。图3D是根据本专利技术一个实施例的数据阶段技术的流程图。图4是CAM条目的实例表。图5展示根据本专利技术一个实施例的CAM条目可如何分为多组的实例。图6展示根据本专利技术一个实施例的图5所述实例中所示的第一组的配置值。图7展示根据本专利技术一个实施例的基于三元CAM位的条目选择电路。图8说明根据本专利技术一个实施例如何将条目分组以使得条目选择器中不要求x(无关)值。图9展示根据本专利技术一个实施例的用以表示前缀规格的编码方案。图10展示根据本专利技术一个实施例的图8中第三组的压缩规格。图11是根据本专利技术一个实施例的实例条目选择表。图12是根据本专利技术一个实施例的分为四段的条目选择表的实例。图13展示根据本专利技术一个实施例的2级条目选择器的逻辑操作。图14是根据本专利技术一个实施例的2级条目选择器实施的实例。图15展示根据本专利技术一个实施例的位选择器电路。图16展示根据本专利技术一个实施例的从输入中选择位的步骤顺序。图17A展示根据本专利技术一个实施例的重叠位选择电路。图17B展示根据本专利技术一个实施例的重叠位选择电路的段如何连接。图18展示根据本专利技术一个实施例的以重叠位选择电路来选择位的步骤顺序。图19展示根据本专利技术一个实施例的实例分类规格的格式。具体实施例方式现参看附图描述本专利技术的实施例，在所述附图中，相同参考编号指示相同或功能类似的元件。同样，在附图中每个参考编号的最左边的数字对应第一次使用所述参考编号的图。图1说明具有CAM的典型系统。宽度w(101)的输入字与容许值(102)的表相比较。如果存在匹配，那么返回所匹配的字(103)的位置。所述位置通常用于寻址相关表(104)，且返回对应字(105)。图2展示常规三元CAM阵列。数据存储在数据寄存器D(201)中，且掩码存储在掩码寄存器M(202)中。在比较期间，要比较的值放置在列线Col(203)上。比较电路C(204)将数据值与Col线值相比较，且如果掩码寄存器的值指示数据位对比较有效，那么将比较的结果传送到匹配线(205)。单元206排列w次以形成一行宽度w(207)，且所述行排列2n次以形成所述表。由于多个行可匹配给定输入，所以优先电路(208)用于选择所述匹配线中的一个。图3A的方框图说明根据本专利技术一个实施例的具有N×n个条目的容量的CAM(300)。存在N个区块，区块-1(320)到区块-N(321)。在每个区块内，存在一规格存储器301，其可存储多达n个条目。条目位选择电路302从宽度w的输入字303中选择某些位。条目选择电路305使用宽度为sw的选定位304以从规格存储器中选择所述n个条目中的一个。在306上输出的选定条目视情况由解释电路(Interpretation circuit)307修改并在308上输出。输入303视情况由比较选通和修改电路(Compare Gate and Modifycircuit)316修改并在310上输出。比较电路309将308与310相比较，且指示输入是否与匹配线311上的选定条目相匹配。将区块内选定条目的地址输出为Addr 312。存在N个匹配指示符，其中的一个来自N个区块中的每一个，所述N个区块中的一个由优先电路313选择，如果所述区块中的至少一个指示一匹配，那么设定优先电路313的输出匹配315。输出选定地址314将由优先电路选择的组的标识与所述区块内的匹配条目的地址相组合。CAM 300可用于如图3B所说明的系统中。在一个实施例中，使用CAM 300有两个阶段控制阶段，在此期间，CAM 300装载条目；和数据阶段，在此期间，CAM 300将输入值与所存储的条目相比较并返回结果。通过以条目装载CAM 300的配置寄存器和存储器，来将监视处理器331装满。一旦装载完，CAM 300就在数据阶段独立操作，在所述数据阶段其接受输入303、将所述输入303与条目相比较并返回所得匹配指示符315和选定地址314。控制阶段中的目标在于以这样的方式装载CAM 300以使得CAM的每个区块中仅有一个条目可能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于实施内容可寻址存储器的方法，其包含以下步骤：ａ）将一内容可寻址存储器的条目分成不同组，其中任何组的仅一个条目可与任何给定输入相匹配，且其中以一使得那些要进行比较的位的规格为所述整个组所共用的方式对所述不同组中的一者进行分组； ｂ）为每个所述组选择多个位位置以作为有区别的位位置，其中，所述选定的区别位位置中的所述条目的值足够唯一地标识每个所述组内的条目，且其中所述选定的区别位位置处的所述条目的所述值不是每个所述组内的ｘ（无关）值；ｃ）以所述选定的区 别位位置配置一位选择器电路；ｄ）以来自所述区别位位置处的所述条目的值配置一条目选择器电路，其中所述条目选择电路为一个二元内容可寻址存储器，且其中，所述条目选择器电路进一步包含一多级电路以执行所述匹配功能；ｅ）在对应于 所述条目选择器电路中的所述区别位的位置处将所述条目装载到一规格存储器中；ｆ）在配置到所述条目位选择器电路中的位置处从所述输入中选择位；ｇ）将所述选定的输入位的值匹配于配置到所述条目选择电路中的所述值中的至多一个值；ｈ ）在对应于所述条目选择电路中的匹配位置的位置处从所述规格存储器中读取一条目；ｉ）修改从所述规格存储器读取的所述条目；ｊ）将所述经修改的条目与输入字相比较；和ｋ）输出所述比较的结果。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-11 60/510,7611.一种用于实施内容可寻址存储器的方法，其包含以下步骤a)将一内容可寻址存储器的条目分成不同组，其中任何组的仅一个条目可与任何给定输入相匹配，且其中以一使得那些要进行比较的位的规格为所述整个组所共用的方式对所述不同组中的一者进行分组；b)为每个所述组选择多个位位置以作为有区别的位位置，其中，所述选定的区别位位置中的所述条目的值足够唯一地标识每个所述组内的条目，且其中所述选定的区别位位置处的所述条目的所述值不是每个所述组内的x(无关)值；c)以所述选定的区别位位置配置一位选择器电路；...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅迪恩索马孙达拉姆，
申请(专利权)人：斯潘斯逻辑公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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