CN103345479A - 一种tcam的新型工作模式 - Google Patents

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张建杰
李少君
杨昌凯
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Abstract

一种三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，该工作模式支持TCAM同时进行读操作和搜索操作，可以允许一行中的部分比特位参与搜索操作，同时其余的比特位可以参与读操作，将存储的数据输出到读总线上，搜索操作和读操作可以同时进行；当时钟CLK到来的时候，TCAM一行中的读取单元的读控制信号和搜索单元的搜索控制信号上同时都有高电平时，触发部分比特工作模式；当某bit的搜索控制信号cmp为1，而其读控制信号为0，该搜索单元执行搜索操作；如果某bit的读控制信号为1，搜索控制信号cmp为0，该读取单元执行读操作；如果一行中搜索控制信号cmp为1的同时读控制信号为1，搜索单元在同一时间进行搜索操作，而读取单元执行读操作。

Description

一种TCAM的新型工作模式
技术领域
本发明涉及三态内容可寻址存储器设计领域，具体来说，涉及一种三态内容可寻址存储器的新型工作模式。
背景技术
随着网络应用对网络带宽需求的不断增加，特别是在线音频、视频节目的普及，IPV6的步步推广，网络安全的需求，导致各种数据查找不断增加，高速查找搜索芯片三态内容可寻址内存（Ternary Content Addressable Memory，以下文内简称为TCAM）广泛地使用在网络通信系统中。
TCAM的原理是表项中的每个比特有三种逻辑态(0,1,x),在一个表项写入到TCAM中时，通过关键字与掩码组成的序偶(关键字，掩码)确定表项中写入的信息。比如序偶(11000101,11110000)写入到TCAM芯片中为1100xxxx。当输入的索引关键字进行匹配比较时，只要输入的信息满足1100xxxx的结构，而不管x比特为0或1，都表示关键字与该表项匹配。另外，当有多个匹配的表项时，返回地址最低的一个表项。TCAM的查找结构如图1所示。
由于TCAM具有很高的查找速度，因此TCAM可以满足骨干路由器的高速查找要求。图2是使用TCAM进行路由查找的示意图。图中的所有表项按照路由前缀长度降序排列，假设为目的地址103.23.3.7的IP报文查找转发路径，CAM同时将它保存的所有表项与关键字103.23.3.7进行匹配查找，发现表项P1以及P2均与关键字相互匹配，但是TCAM的优先级返回地址最小的匹配表项，即表项P1。
在现有的系统中，TCAM的读操作和搜索操作只能分时进行。但是，用户有时会在搜索的同时，要求能够读取TCAM的某些内容，在一些情况下，用户需要直接使用TCAM中存储的数据，进而需要在对TCAM进行搜索的同时，能够读取TCAM的某些内容。现有的TCAM无法满足这样的需求。
发明内容
本发明提供了一种TCAM新的工作模式，可以称作部分比特工作模式。部分比特工作模式类似于普通的读模式和搜索模式的组合，如图3所示，TCAM entry一行中的每个bit都可受控成为Search bit或Action bit，通过在TCAM中设置一种新型的工作模式，支持TCAM同时进行任意比特的读操作和搜索操作，既增加了TCAM存储阵列的利用率，也节约了芯片面积。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案：
一种三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，该三态内容可寻址存储器包括读取单元和搜索单元，其特征在于：
TCAM一行中的每个bit都可受控成为读取单元或搜索单元，从而执行读操作或搜索操作；
该工作模式支持TCAM同时进行读操作和搜索操作，可以允许一行中的部分比特位参与搜索操作，同时其余的比特位可以参与读操作，将存储的数据输出到读总线上，搜索操作和读操作可以同时进行；
当时钟CLK到来的时候，TCAM一行中的读取单元的读控制信号和搜索单元的搜索控制信号上同时都有高电平时，触发部分比特工作模式；当TCAM一行中所有读控制信号为高电平时，TCAM的读取单元执行读操作；
当某bit的搜索控制信号cmp为1，而其读控制信号为0，该搜索单元执行搜索操作；如果某bit的读控制信号为1，搜索控制信号cmp为0，该读取单元执行读操作；如果一行中搜索控制信号cmp为1的同时读控制信号为1，即为部分比特工作模式，搜索单元在同一时间进行搜索操作，而读取单元执行读操作。
本发明提供的工作模式支持TCAM同时进行读操作和搜索操作。在TCAM中设置这样的模式，可以将部分不需要进行搜索的TCAM存储空间用来做存储其他数据之用，既增加了TCAM存储阵列的利用率，也节约了芯片面积，满足了用户的需求。
附图说明：
图1：TCAM查找结构图；
图2：TCAM路由查找示意图；
图3：部分比特工作模式原理图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
当时钟CLK到来的时候，TCAM一行中的读控制信号和搜索控制信号上同时都有高电平时，此时触发部分比特工作模式。而当一行中所有读控制信号为高电平时，TCAM执行读操作。
如图3所示：当某bit的搜索控制信号cmp为1，如果其读控制信号为0，那么这个bit为search bit,执行搜索操作。如果其读控制信号为1，cmp为0，那么这个bit为action bit，执行读操作。如果一行中既有search bit，又有action bit，此即为部分比特工作模式，在同一时间，search bits进行搜索操作，而actionbits执行读操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，该三态内容可寻址存储器包括读取单元和搜索单元，其特征在于： 
TCAM一行中的每个bit都可受控成为读取单元或搜索单元，从而执行读操作或搜索操作； 
该工作模式支持TCAM同时进行读操作和搜索操作，可以允许一行中的部分比特位参与搜索操作，同时其余的比特位可以参与读操作，将存储的数据输出到读总线上，搜索操作和读操作可以同时进行。 
2.根据权利要求1所述的三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，其特征在于：当时钟CLK到来的时候，TCAM一行中的读取单元的读控制信号和搜索单元的搜索控制信号上同时都有高电平时，触发部分比特工作模式；当TCAM一行中所有读控制信号为高电平时，TCAM的读取单元执行读操作。
3.根据权利要求1或2所述的三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，其特征在于：当某bit的搜索控制信号cmp为1，而其读控制信号为0，该搜索单元执行搜索操作；如果某bit的读控制信号为1，搜索控制信号cmp为0，该读取单元执行读操作；如果一行中搜索控制信号cmp为1的同时读控制信号为1，即为部分比特工作模式，搜索单元在同一时间进行搜索操作，而读取单元执行读操作。 
4.根据权利要求1或2所述的三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，其特征在于：在TCAM中部分不需要进行搜索的TCAM存储空间用来做存储其他数据之用。 
5.根据权利要求3所述的三态内容可寻址存储器TCAM的新型工作模式，其特征在于：在TCAM中部分不需要进行搜索的TCAM存储空间用来做存储其他数据之用。 
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