DE3902425C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine inhaltsadressierbare Speichervorrichtung (CAM) nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zu dessen Betreiben nach dem Patentanspruch 7.

Eine inhaltsadressierbare Speichervorrichtung (im nachfolgenden als CAM abgekürzt, CAM = Content Addressable Memory) ist auch unter der Bezeichnung Assoziativspeicher bekannt, der zum Auffinden einer Stelle, bei der der Inhalt gespeichert ist, einen Teil des Inhalts zur Bestimmung verwendet und den verbleibenden Inhalt herausnimmt.

Insbesondere vergleicht der CAM die in jeder Speicherzelle des CAM gespeicherten Daten mit den für die Suche verwendeten Such­ daten und, falls diese miteinander übereinstimmen, gibt der CAM die benötigte Information aus der Adresse aus, wo die Überein­ stimmung auftritt.

Üblicherweise werden Daten durch einen externen, normalen Schreib­ betrieb in das Speicherzellenfeld des CAM geschrieben. In einigen Fällen jedoch können einige in dem Speicherzellenfeld des CAM gespeicherte Daten extern nicht ermittelt werden. Des weiteren ist manchmal das Vorhandensein der unbekannten Daten nicht er­ wünscht. Wenn nämlich die Suchdaten an das Speicherzellenfeld angelegt werden, können die gespeicherten Daten möglicherweise mit den Suchdaten übereinstimmen. In diesem Fall kann eine korrekte Suchinformation nicht erhalten werden.

Sogar wenn alle Speicherzellen in dem Feld des CAM durch ein Signal "0" rückgesetzt werden, wenn die Suchdaten mit allen Signalen auf "0" an das Speicherzellenfeld angelegt werden, um das Problem zu lösen, stimmen diese Daten miteinander überein und verursachen ein unkorrektes Suchergebnis.

Wie oben beschrieben, weist ein CAM einen Nachteil auf, daß das Ergebnis der Suche nicht immer korrekt ist. Zusätzlich wird eine komplizierte Steuerung des CAM benötigt, um den oben erwähnten Nachteil zu vermeiden.

Aus der DE 28 53 926 A1 ist eine inhaltsadressierbare Speichervor­ richtung der eingangs beschriebenen Art bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung sind eine Mehrzahl von Schaltungen zum Speichern der gewünschten Information vorgesehen. Dabei ist jeweils eine Primärseite einer Schaltung mit der Sekundärseite der folgenden Schaltung verbunden, so daß eine im Prinzip unbegrenzte Wortlänge erzielt werden kann. Die Primärseite der letzten Schaltung ist mit der Ausgangsseite einer Steuerschaltung verbunden. Die ge­ samte Steuerung der Vorrichtung ist in zwei gesonderten Schal­ tungen zentralisiert. Daher müssen die Speicherschaltungen und die Steuerschaltungen auf unterschiedliche Weise betrieben wer­ den.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines LSI-Assoziativspeichers, der von Takeshi Ogura et al.: "A 4 Kb Associative Memory LSI" Journal of Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan (Semiconductor · Transistor), S. 45-52, 1. Dezember 1983, veröffentlicht wurde.

Gemäß Fig. 1 weist der Assoziativspeicher ein Zellenfeld 90, ein Bitleitungssignalverarbeitungssystem 91, das mit dem Zellenfeld 90 verbunden ist, und ein Wortleitungssignalverarbeitungssystem 92, das mit dem Zellenfeld 90 verbunden ist, auf. Das Wortlei­ tungssignalverarbeitungssystem 92 weist eine Schreib-Freigabe- Marke 93 auf, die für jedes der Worte in dem Zellenfeld 90 anzeigt, ob der Wert des Wortes notwendig ist oder nicht. Durch Suchen der Schreib-Freigabe-Marke 93 kann ein Wort, das geschrieben werden kann (d. h. die Daten müssen nicht gehalten werden), aus dem Zel­ lenfeld 90 gefunden werden. Wenn neue Daten geschrieben werden sollen, kann daher das geschriebene Wort leicht gefunden werden, ohne die Adresse des Zellenfeldes durch die CPU zu bestimmen oder anzusteuern. Bei diesem Vorgang braucht nämlich die Adresse nicht von außerhalb des Assoziativspeichers angesteuert zu wer­ den.

Der dargestellte Assoziativspeicher dient zur Vereinfachung der Steuerung des Schreibbetriebes, und nicht zur Lösung der oben beschriebenen Probleme beim Suchbetrieb. Obwohl die Schreib- Freigabe-Marke 93 nicht im Detail beschrieben ist, scheint diese eine Ansammlung von Registern zu sein, die getrennt vom Zellen­ feld 90 vorgesehen ist, wobei eine Steuerschaltung zum Steuern der Schreib-Freigabe-Marke getrennt benötigt wird.

Die JP 57-74 889 A offen­ bart ein ähnliches System wie das aus Fig. 1.

Ein weiteres, interessantes Beispiel geht aus C. V. Ramamoorthy et al., "Design of a Fast Cellular Associative Memory for Ordered Retrieval", Sept. 1978, IEEE Transactions on Computers, Vol. C-27, Nr. 9, S. 800-815 hervor. Dieser Aufsatz zeigt ebenfalls ein separat von dem Speicherzellenfeld vorgesehenes Merkregister für jedes Wort. Wenn ein Register als ein Merkelement verwendet wird, muß wie oben beschrieben eine getrennte Steuerschaltung zum Steuern dieses Registers vorgesehen werden.

Ein weiteres, interessantes Beispiel ist von Hiroshi Kadota et al., "An 8-K bit Content-Addressable and Reentrant Memory" Okt. 1985, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-20, Nr. 5, S. 951-957 dargestellt. In diesem Aufsatz ist der Speicherbereich des Spei­ cherzellenfeldes in einen besetzten Bereich, in den Daten ge­ schrieben werden, und einen nichtbesetzten Bereich, in den keine Daten geschrieben werden, aufgeteilt. Ein Verfahren zur wirksamen Verwaltung des Speicherbereiches des CAM durch Steuern des Schreibbetriebes in die besetzten und nichtbesetzten Bereiche wird beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine inhalts­ adressierbare Speichervorrichtung (im folgenden einfach als CAM bezeichnet) zu schaffen, bei der der Such­ betrieb korrekt und doch einfach durchgeführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum Betreiben einer CAM-Vorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine CAM-Vorrichtung gelöst, die durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet ist.

Damit kann ein bestimmtes Wort von Worten, die in der Merk- Speicherschaltung gespeichert sind, mit einem Merksignal, das den Datenschreibzustand anzeigt, korrekt nachgewiesen werden. Da die ersten und zweiten Ein-/Ausgangssteuerschaltungen für den Zugriff des CAM-Zellenfeldes vorgesehen sind, ist es des weiteren nicht notwendig, zusätzliche, komplizierte Schaltungen für die zweite Ein-/Ausgangssteuerschaltung vorzusehen.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Betriebs­ verfahren für eine CAM-Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 7.

Entsprechend diesem Verfahren kann ein bestimmtes Wort korrekt bei dem Suchbetrieb, wie oben beschrieben, nachgewiesen werden. Des weiteren ist es nicht notwendig, eine zusätzliche, kompli­ zierte Schaltung als zweite Ein-/Ausgangssteuerschaltung vorzuse­ hen.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines LSI-Assoziativspeichers nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines inhaltsadressierbaren Speichers entsprechend eines Ausführungsbeispieles dieser Erfindung;

Fig. 3A bis 3F schematische Darstellungen der Änderung der in die Merk-Bit-Spalte und das Datenfeld geschriebenen Daten zur Veranschaulichung der Betriebsweise des Speichers aus Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispieles der Merk- Bit-Spalte und des Datenfeldes, die in einer Ausführungs­ form dieser Erfindung verwendet werden;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines Beispieles eines Merk- Bit-Steuerabschnittes und eines Lesen/Schreiben-Steuer­ abschnittes, die in einer Ausführungsform dieser Erfindung verwendet werden;

Fig. 6 ein schematisches Diagramm eines Beispieles eines Antwort­ registers und einer Vorrangschaltung, die in einer Aus­ führungsform dieser Erfindung verwendet werden;

Fig. 7 ein schematisches Diagramm eines Beispieles einer Wortlei­ tungssteuerschaltung, die in einer Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird; und

Fig. 8A bis 8F Flußdiagramme der Steuerung des in Fig. 2 ge­ zeigten inhaltsadressierbaren Speichers.

Gemäß Fig. 2 weist die inhaltsadressierbare Speichervorrichtung (CAM) auf: Ein Datenfeld 2, in dem das Lesen und das Schreiben von Daten durchgeführt wird, einen Lesen/Schrei­ ben-Steuerabschnitt 1 zur Ein-/Ausgabe von Daten und von Such­ daten mit einer Zeitsteuerung, die zu und von dem Datenfeld 2 über Datenbitleitungen B 1 bis Bn gesteuert wird, eine Merk-Bit- Spalte 12 zum Speichern eines Merksignales, das den Schreib­ zustand von jedem Wort anzeigt, und einen mit dem Lesen/Schreiben- Steuerabschnitt 1 gekoppelten Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 zur Ein-/Ausgabe eines Merksignales mit einer Zeitsteuerung, die über eine Merk-Bit-Leitung B 0 an die Merk-Bit-Spalte 12 gesteuert wird. Das Datenfeld 2 und die Merk-Bit-Spalte 12 sind in einem Speicherzellenfeld des CAM vorgesehen.

Der CAM weist ferner auf: Ein Antwortregister 3, das die von der Merk-Bit-Spalte 12 und von dem Datenfeld 2 ausgegebenen Such­ signale zum Durchführen der Suche empfängt und zeitweise das Ergebnis speichert, eine Vorrangschaltung 4, die eines aus einer Mehrzahl von Ergebnissen, die auf Grund der Suche entsprechend einer vorbestimmten Logik erhalten werden, bestimmt, eine Wort­ leitungssteuerschaltung 6 zum Treiben und Steuern von Wortleitun­ gen W 1 bis Wm und eine Steuerung 5, die Zeitsteuersignale Φ 1 bis Φ 5 ausgibt.

Die Steuerung 5 weist beispielsweise einen Hostprozessor auf, der einen Programmzähler 51, ein Befehls-ROM 52, ein Befehlsregister 53 und einen Befehlsdekoder 54 aufweist. Die Steuersignale Φ 1 bis Φ 5 werden vom Befehlsdekoder 54 auf Grund des im Befehls-ROM 52 gespeicherten Programmes ausgegeben.

In Fig. 2 ist der Speicher 7 über Wortleitungen W 1 bis Wm, wie durch Punkte gezeigt, mit der Vorrangschaltung 4 verbunden, wobei der Ein-/Ausgang der Daten über einen Ein-/Ausgangspuffer 8 für das von der CAM bestimmte Wort durchgeführt wird.

Die Steuersignale Φ 1 bis Φ 5 weisen jeweils verschiedene Steuer­ signale auf, die allgemein durch die Bezugszeichen Φ 1 bis Φ 5 in Fig. 2 bezeichnet sind. Obwohl die Wortleitungen W 1 bis Wm neben den jeweiligen Wortleitungen Signalleitungen aufweisen, wurden die Signalleitungen in der Figur weggelassen. Einzelheiten erge­ ben sich später aus der genauen Beschreibung jedes Blockes unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7.

Im folgenden wird der allgemeine Betrieb beschrieben.

Wenn zuerst ein Rücksetzsignal Φ 5 von der Steuerschaltung 5 an die Wortleitungssteuerschaltung 6 angelegt wird, werden alle Wortleitungen W 1 bis Wm ausgewählt. Dabei legt der Merk-Bit- Steuerabschnitt 11 Binärdaten "0" (Merksignal zum Rücksetzen) auf die Bitleitung B 0 als Reaktion auf das Steuersignal Φ 1 an. Die über die Bitleitung B 0 mit dem Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 ver­ bundene Merk-Bit-Spalte 12 empfängt Daten "0" und wird unter Einschreibung der Daten "0" zurückgesetzt ("Reset"). Damit ist der Rücksetzbetrieb abgeschlossen. An dieser Stelle sind die in das Datenfeld 2 geschriebenen Daten unbekannt. Dies hat jedoch keinen Einfluß auf den nachfolgenden Betrieb, wie später beschrie­ ben wird.

Im folgenden wird der Datenschreibbetrieb beschrieben. Unmittel­ bar nach Abschluß des Rücksetzbetriebes befinden sich alle Worte im freien Zustand (die benötigten Daten werden nicht geschrie­ ben). Im allgemeinen existieren jedoch belegte Worte (in die die nötigen Daten geschrieben sind) und freie Worte zusammen, wenn der CAM verwendet wird. Daher wird zu Beginn des Lesebetriebes der Nachweis des freien Wortes durchgeführt.

Der Nachweis des freien Wortes wird mit dem Wert "0" durchge­ führt, der von dem Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 an die Merk-Bit- Spalte 12 angelegt ist, wobei das Datenfeld maskiert ist. Folg­ lich wird das Wort, das den Wert "0" in der Merk-Bit-Spalte 12 hält, das heißt das freie Wort, durch das Antwortregister 3 nachgewiesen. In diesem Falle erhält man im allgemeinen eine Mehrzahl von Ergebnissen der Suche, so daß die Vorrangschaltung 4 daraus ein Wort auswählt.

Die Wortleitungssteuerschaltung 6 wählt die Wortleitung des aus­ gewählten Wortes aus. Dabei gibt der Lesen/Schreiben-Steuer­ abschnitt 1 die zu schreibenden Daten auf den Datenbitleitungen B 1 bis Bn aus, während der Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 den Wert "1" (der Wert "1" ist ein Merksignal, das anzeigt, daß das Wort geschrieben wurde) auf die Merk-Bit-Leitung B 0 ausgibt. Folglich wird der Wert in das Datenfeld 2 geschrieben und gleichzeitig wird der Wert "1" in die Merk-Bit-Spalte 12 für das oben beschrie­ bene, ausgewählte Wort geschrieben.

Beim Suchbetrieb gibt zuerst der Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 den Wert "1" auf die Bitleitung B 0 aus und gleichzeitig gibt der Lesen/Schreiben-Steuerabschnitt 1 die Suchdaten auf die Bitlei­ tungen B 1 bis Bn aus. Folglich wird der Suchbetrieb gleichzeitig für die Merk-Bit-Spalte 12 und für alle Bitleitungen B 0 bis Bn im Datenfeld durchgeführt. Die Suche für die Merk-Bit-Spalte 12 wird durch den Wert "1" durchgeführt, so daß das Wort, das den Wert "0" hält, d. h. das freie Wort in der Merk-Bit-Spalte 2, nicht gesucht wird, auch wenn ein Wert, der mit dem Suchwert überein­ stimmt, in dem Datenfeld 2 gespeichert wird.

Da im allgemeinen eine Mehrzahl von Worten gesucht wird, hält das Antwortregister 3 die Ergebnisse der Suche zeitweise, und ein Ergebnis der Suche wird durch die Vorrangschaltung 4 bestimmt.

Beim Wortlöschbetrieb wird das zu löschende Wort zuerst gesucht. Der Suchbetrieb wird in ähnlicher Weise wie beim oben beschriebe­ nen Suchbetrieb durchgeführt. Wenn jedoch sämtliche der gesuchten Worte gelöscht werden sollen, wird der oben beschriebene Betrieb der Vorrangschaltung 4 weggelassen. Dann wird der Wert "0" in die Merk-Bit-Spalte 12 des Wortes geschrieben, das vom Suchbetrieb erhalten wurde.

Die Fig. 3A bis 3F zeigen schematisch die Änderung der Inhalte in der Merk-Bit-Spalte und dem Datenfeld des in Fig. 2 gezeigten CAM. Der Einfachheit halber ist das Datenfeld 2 mit zehn Datenbit­ leitungen B 1 bis B 10 (d. h. n = 10) und acht Wortleitungen W 1 bis W 8 (d. h. m = 8) verbunden.

Fig. 3A zeigt den Zustand der Merk-Bit-Spalte 12 und des Daten­ feldes 2 vor dem Rücksetzen. Das Bezugszeichen X zeigt an, daß der gespeicherte Inhalt unbekannt ist. Damit sind in Fig. 3A sämtliche Inhalte, die in den Speicherzellen gespeichert sind, unbekannt.

Fig. 3B zeigt den Zustand nach dem Rücksetzen. Die Merk-Bit- Spalte 12 wird durch den Wert "0" zurückgesetzt. Dabei bleiben die Inhalte im Datenfeld 2 unbekannt.

Falls die Suche von freien Worten zum Schreiben der Suchdaten dabei durchgeführt wird, reagieren alle Worte übereinstimmend, da die Suche des freien Wortes durch Suchen der Merk-Bit-Leitung B 0 mit dem Wert "0" durchgeführt wird.

Fig. 3C zeigt den Zustand, bei dem Daten "0000000000", Daten "1111111111", Daten "0000011111" jeweils in das erste, zweite und dritte Wort des Datenfeldes 2 geschrieben werden. Gleichzeitig mit dem Schreiben der Suchdaten für jedes Wort wird eine "1" in das entsprechende Wort in die Merk-Bit-Spalte 12 geschrieben.

Fig. 3D zeigt den Zustand, bei dem Daten jeweils in das erste, zweite, dritte, vierte, sechste und achte Wort geschrieben sind. Falls weitere Suchdaten geschrieben werden sollen, wird bei diesem Zustand die Merk-Bit-Spalte 12 zuerst mit dem Wert "0" gesucht. Damit werden das fünfte und das siebte Wort als die freien Worte nachgewiesen.

Fig. 3E zeigt den Zustand, bei dem die Suchdaten in alle Worte geschrieben sind. Wenn das Suchen von Daten durchgeführt wird, wird der Wert "1" an die Merk-Bit-Leitung B 0 angelegt und die Suchdaten werden jeweils an die Datenbitleitungen B 1 bis B 10 angelegt. Wenn die Suchdaten beispielsweise "1111100000" dar­ stellen, stimmen die Daten mit dem vierten Wort überein. Damit ist dieses Wort das Ergebnis der Suche.

Fig. 3F zeigt, daß das dritte und sechste Wort im freien Zustand ist. Um das dritte und sechste Wort frei zu machen, wird der Wortlöschbetrieb durchgeführt. In Fig. 3F beträgt der Wert der Merk-Bit-Spalte 12 für das dritte und das sechste Wort "0", so daß die Worte bei der Datensuche nicht übereinstimmend antworten. Da das dritte und das sechste Wort als freie Worte nachgewiesen werden, können neue Suchdaten in diese Worte geschrieben werden.

Obwohl der Suchbetrieb im vorhergehenden für alle Bits (10 Bits) jedes Wortes im Datenfeld 2 durchgeführt wird, kann der Suchbe­ trieb so durchgeführt werden, daß ein Teil maskiert ist. Falls beispielsweise in Fig. 3E Suchdaten wie z. B. "MMMMM00000" ange­ legt werden (M zeigt an, daß dieses Bit maskiert ist), stimmen die Suchdaten mit dem ersten und dem vierten Wort überein.

Obwohl der Wert "0" der Merk-Bit-Spalte 12 das freie Wort bezeichnet und der Wert "1" im vorhergehenden das belegte Wort bezeichnet, kann dieselbe Wirkung erhalten werden, wenn der Wert umgekehrt wird.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispieles der Merk-Bit-Spalte und des Datenfeldes, die in dieser Erfindung verwendet werden.

Gemäß Fig. 4 weist die Merk-Bit-Spalte 12 jeweils mit Merk-Bit- Leitungen b 0 und und mit Wortleitungen W 1 und Wn verbundene Speicherzellen M 01 bis M 0m auf. Das Datenfeld 2 weist jeweils mit Datenbitleitungen b 1 und bis bn und und mit Wortleitungen W 1 bis Wn verbundene Speicherzellen M 11 bis Mnm auf. Bei dem Beispiel aus Fig. 4 haben die Speicherzellen in der Merk-Bit- Spalte 12 und im Datenfeld 2 denselben Schaltungsaufbau.

Beispielsweise weist die Speicherzelle M 01 eine zwischen der Bitleitung b 0 und verbundene Serienschaltung eines N-Kanal- MOS-Transistors Q 1, eines Flip-Flops F 1, das durch zwei Inverter und einen N-Kanal-MOS-Transistor Q 2 gebildet wird, eine Serien­ schaltung von N-Kanal-MOS-Transistoren Q 3 und Q 4, und einen zwischen einer Suchausgangsleitung WA 1 und einer gemeinsamen Leitung WB 1 verbundenen N-Kanal-MOS-Transistor Q 5 auf.

Die Gates der Transistoren Q 1 und Q 2 sind mit der Wortleitung W 1 verbunden. Das Gate des Transistors Q 3 ist mit einem Knoten zwischen dem Transistor Q 1 und dem Flip-Flop F 1 verbunden. Das Gate des Transistors Q 4 ist mit einem Knoten zwischen dem Flip- Flop F 1 und dem Transistor Q 2 verbunden. Das Gate des Transistors Q 5 ist mit einem Knoten zwischen den Transistoren Q 3 und Q 4 verbunden.

In ähnlicher Weise wie die Speicherzelle M 01 sind andere Spei­ cherzellen ebenfalls mit den entsprechenden Bitleitungen, Wort­ leitungen, Suchausgangsleitungen und gemeinsamen Leitungen ver­ bunden.

Der Schreibbetrieb und der Suchbetrieb für die Speicherzelle werden im folgenden beschrieben, wobei die Speicherzelle M 01 als Beispiel verwendet wird.

Beim Schreibbetrieb wird zum Beispiel die Wortleitung W 1 auf einen hohen Pegel gebracht und gleichzeitig wird die Bitleitung b 0 beispielsweise auf einen niedrigen Pegel gebracht, und die Bitleitung wird auf einen hohen Pegel gebracht. Folglich hält das Flip-Flop F 1 die von der Bitleitung angelegten Daten.

Beim Suchbetrieb werden alle Wortleitungen auf den niedrigen Pegel gebracht. Falls dieselben wie die geschriebenen Daten an die Bitleitung angelegt werden, d. h. die Bitleitung b 0 wird auf einen niedrigen Pegel gebracht und die Bitleitung wird auf einen hohen Pegel gebracht, schaltet dieser Transistor Q 5 nun ein. Falls Daten entgegengesetzt zu den geschriebenen Daten angelegt werden, wird die Bitleitung b 0 nämlich auf den hohen Pegel gebracht und die Bitleitung wird auf den niedrigen Pegel gebracht, schaltet der Transistor Q 1 inzwischen aus. Damit kann durch Nachweisen der Kontinuität zwischen der Suchausgangsleitung WA 1 und der gemeinsamen Leitung WB 1 nachgewiesen werden, ob die geschriebenen Daten und die für die Suche angelegten Daten übereinstimmen oder nicht.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispieles des Merk-Bit-Steuerabschnittes und des Lesen/Schreiben-Steuer­ abschnittes, die in dieser Erfindung verwendet werden. Der Einfachheit wegen ist lediglich ein Teil des Lesen/Schreiben- Steuerabschnittes 1, der mit den Bitleitungen b 1 und verbunden ist, dargestellt.

Gemäß Fig. 5 weist der Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 ein ODER- Gatter 111 und ein UND-Gatter 112 auf, an die das Freiwortsuch­ signal Φ 11, ein Schreibsignal Φ 12, ein normales Suchsignal Φ 13, ein Rücksetzsignal Φ 14 und ein Wortlöschsignal Φ 15 angelegt werden, sowie zwei Tristate-Puffer 113 und 114, und einen Inverter 115. Die Merk-Bit-Leitungen b 0 bzw. sind mit den Ausgängen der Tristate-Puffer 113 bzw. 114 verbunden.

Der Lesen/Schreiben-Steuerabschnitt 1 weist auf: einen Eingangs­ pufferabschnitt 101, der auf ein Suchdatenhaltesignal Φ 21 oder auf ein Schreibdatenhaltesignal Φ 22 zum zeitweisen Halten von extern angelegten Daten D 1 (Suchdaten oder Schreibdaten) rea­ giert, einen Signalausgabeabschnitt 102, der vom Eingangspuffer­ abschnitt 101 ein Ausgangssignal zum Ausgeben eines Bitleitungs­ signals als Reaktion auf ein Signal vom Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 empfängt, und einen Tristate-Puffer 103, der Signale von den Datenbitleitungen b 1 und zum externen Ausgeben dieser Signale empfängt.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispieles eines Antwortregisters und einer Vorrangschaltung, die in dieser Erfindung verwendet werden. Der Einfachheit halber sind in der Figur lediglich die Abschnitte bezüglich der Wortleitungen W 1 und W 2 gezeigt.

Das Antwortregister 3 weist einen Suchdurchführungsabschnitt 31, der zur Durchführung der Suche für das Wort auf ein Suchdurchfüh­ rungssignal Φ 31 reagiert, und einen Ergebnishalteabschnitt 32, der zum Halten des Suchergebnisses auf das Suchergebnishaltesig­ nal Φ 32 reagiert, auf.

Die Vorrangschaltung 4 weist eine Setzschaltung, die zum Setzen der Vorrangschaltung auf ein Setzsignal Φ 43 reagiert, und eine Funktionsschaltung, die für die Mehrfachantwort-Funktion der Mehrzahl von Suchergebnissen auf ein Mehrfachantwort-Funktions­ signal Φ 42 reagiert, auf. Das Suchergebnissignal wird über die Ausgangssignalleitungen WC 1 und WC 2 ausgegeben. Das Signal Φ 41 stellt ein Vorrangdeaktivierungssignal und das Signal Φ 44 stellt ein Vorrangaktivierungssignal dar, die jeweils die Umkehrung voneinander bilden.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispieles der in dieser Erfindung verwendeten Wortleitungssteuerschaltung. Der Einfachheit halber sind in dieser Figur lediglich die Abschnitte, die mit den Wortleitungen W 1 und W 2 verbunden sind, gezeigt.

Gemäß Fig. 7 ist die Wortleitungssteuerschaltung 6 mit den Wortleitungen W 1 und W 2 und mit den Ausgangssignalleitungen WC 1 und WC 2 der Vorrangschaltung 4 verbunden. Ein Schreibsignal Φ 51 (=Φ 12), ein Wortlöschsignal Φ 52 (=Φ 15), ein Rücksetzsignal Φ 53 (=Φ 14) und ein Lesesignal Φ 54 (=Φ 23) werden an die Wortleitungs­ steuerschaltung 6 angelegt.

Im folgenden wird die Betriebssteuerung des CAM unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 beschrieben.

Die Fig. 8A bis 8F zeigen Flußdiagramme des Steuerungsablaufes des CAM. Der Steuerungsablauf zum Rücksetzen ist in Fig. 8A ge­ zeigt. Hochpegelige Rücksetzsignale Φ 14 und Φ 53 werden von der Steuerung 5 an die in Fig. 7 gezeigte Wortleitungssteuerschaltung 6 und an den in Fig. 5 gezeigten Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 angelegt (Schritt 101). Als Folge davon werden sämtliche Wort­ leitungen W 1 bis Wm auf den hohen Pegel gebracht und die Signale "0" bzw. "1" an die Merk-Bit-Leitungen b 0 bzw. angelegt. Der Wert "0" wird zum Beenden des Rücksetzvorganges in der Merk-Bit- Spalte 12 gespeichert.

Fig. 8B zeigt den Steuerungsablauf für die Freiwortsuche. Ein hochpegeliges Freiwortsuchsignal Φ 11 wird von der Steuerung 5 an den Merk-Bit-Steuerabschnitt 11 angelegt (Schritt 201) und das Signal "0" wird an alle Datenbitleitungen b 1 bis bn und bis angelegt, während die Signale "1" bzw. "0" an die Merk-Bit-Leitun­ gen b 0 bzw. angelegt werden. Anlegen des Signales "0" an alle Daten-Bit-Leitungen bedeutet, daß diese Bitleitungen maskiert werden. Durch Anlegen eines hochpegeligen Suchdurchführungs­ signales Φ 31 an das in Fig. 6 gezeigte Antwortregister 3 wird die Freiwortsuche durchgeführt (Schritt 202). Durch Anlegen eines hochpegeligen Suchergebnishaltesignales Φ 32 wird ein Signal, das das Ergebnis der Suche anzeigt, in dem Ergebnishalteabschnitt im Antwortregister 3 gespeichert (Schritt 203).

Fig. 8C zeigt einen Steuerungsablauf für das Schreiben von Daten. Um das freie Wort nachzuweisen wird zuerst derselbe Betrieb wie der in Fig. 8B gezeigte Freiwortnachweisbetrieb durchgeführt (Schritt 301). Im allgemeinen wird eine Mehrzahl von freien Worten nachgewiesen. Daher wird zur Auswahl eines aus der Mehrzahl von freien Worten eine Mehrfachantwortfunktion bewirkt (Schritt 302). Die in Fig. 6 gezeigte Vorrangschaltung wird durch Anlegen eines hochpegeligen Vorrangrücksetzsignales Φ 43 zurückgesetzt (Reset), und danach werden ein hochpegeliges Mehrfachantwortfunktions­ signal Φ 42 und das Vorrangaktivierungssignal Φ 44 angelegt. Dann wird bestimmt, ob die übereinstimmende Antwort erhalten wird oder nicht (d. h. ob ein freies Wort nachgewiesen wird oder nicht) (Schritt 303). Wenn die übereinstimmende Antwort erhalten wird, wird ein hochpegeliges Schreibdatenhaltesignal Φ 22 an den in Fig. 5 gezeigten Lesen/Schreiben-Steuerabschnitt 1 angelegt und gleich­ zeitig werden die darin einzuschreibenden Daten ebenso hier ange­ legt (Schritt 304). Als nächstes werden hochpegelige Schreibsig­ nale Φ 12 und Φ 51 jeweils an den Merkbitsteuerabschnitt 11 und die Wortleitungssteuerschaltung 6 angelegt (Schritt 305). Die ausge­ wählte Wortleitung, d. h. die Wortleitung, auf der das freie Wort nachgewiesen wird, wird auf den hohen Pegel gebracht und die anderen Wortleitungen werden auf den niedrigen Pegel gebracht. Ein Datensignal, das die zu schreibenden Daten anzeigt, und dessen invertiertes Signal werden jeweils an die Datenbitlei­ tungen b 1 bis bn und bis angelegt. Inzwischen werden die Signale "1" bzw. "0" an die Merkbitleitungen b 0 bzw. angelegt.

Wenn keine übereinstimmende Antwort erhalten wird, wird der Betrieb abgeschlossen.

Fig. 8D zeigt einen Steuerungsablauf zur Durchführung einer Suche mit angelegten Daten. Ein hochpegeliges Suchdatenhaltesignal Φ 21 wird an den Lesen/Schreiben-Steuerabschnitt 1 angelegt und die zu suchenden Daten werden ebenso daran gleichzeitig angelegt (Schritt 401). Ein hochpegeliges, normales Suchsignal Φ 13 und das Suchdurchführungssignal Φ 31 werden an den Merkbitsteuerabschnitt 11 angelegt (Schritt 402). Das Datensignal, das die zu suchenden Daten anzeigt, und dessen invertiertes Signal werden jeweils an die Datenbitleitungen b 1 bis bn und bis angelegt. Die Signale "0" bzw. "1" werden an die Merkbitleitungen b 0 bzw. angelegt. Das Signal, das das Ergebnis der Suche zeigt, wird in der Schaltung 32 im Antwortregister 3 gespeichert (Schritt 403).

Fig. 8E zeigt einen Steuerungsablauf zum Lesen von Daten auf Grund der angelegten Daten. Um das Wort nachzuweisen, in dem dieselben Daten wie die angelegten Daten gespeichert sind, wird zuerst derselbe Datensuchbetrieb wie in Fig. 8D gezeigt durchge­ führt (Schritt 501). Daran anschließend wird zur Auswahl eines Wortes eine Mehrfachantwort-Funktion bewirkt (Schritt 502). Nach­ dem ein hochpegeliges Vorrangsetzsignal Φ 43 an die Vorrangschal­ tung 4 zum Rücksetzen angelegt wird, wird ein hochpegeliges Mehrfachantwort-Funktionssignal Φ 42 und das Vorrangaktivierungs­ signal Φ 44 angelegt. Dann wird bestimmt, ob die übereinstimmende Antwort erhalten wird oder nicht (d. h. ob ein Wort nachgewiesen wird oder nicht) (Schritt 503). Falls die Übereinstimmung erhal­ ten wird, wird die Wortleitung des durch die Vorrangschaltung 4 ausgewählten Wortes auf den hohen Pegel gebracht. Durch Anlegen eines hochpegeligen Lesesignales Φ 23 an den Lesen/Schreiben- Steuerabschnitt 1 werden Daten von dem ausgewählten Wort in dem Datenfeld 2 über den Lesen/Schreiben-Steuerabschnitt 1 gelesen (Schritt 504). Nachdem die Daten aufeinanderfolgend von dem Daten­ feld für alle die Worte, die von der Datensuche nachgewiesen wurden, gelesen wurden, ist der Betrieb abgeschlossen, wenn keine weitere übereinstimmende Antwort nachgewiesen wird.

Fig. 8F zeigt einen Steuerungsablauf zum Löschen der Daten des Wortes, das unnötig wird. Um das Wort, in dem unnötige Daten gespeichert sind, nachzuweisen, wird zuerst derselbe Datensuch­ betrieb wie in Fig. 8D gezeigt mit den unnötigen Daten durchge­ führt (Schritt 601). Daran anschließend wird die Wortlöschung für die nachgewiesenen Worte durchgeführt (Schritt 602). Dabei wird ein hochpegeliges Vorrangdeaktivierungssignal Φ 41 an die Vor­ rangschaltung 4 angelegt, wodurch die Mehrfachantwortfunktion nicht bewirkt wird. Damit wird eine Mehrzahl von Worten nachge­ wiesen und die Wortlöschung wird gleichzeitig für alle diese Worte durchgeführt. Es wird nämlich ein hochpegeliges Wortlösch­ signal Φ 52 an die Wortleitungssteuerschaltung 61 angelegt und die Wortleitungen der nachgewiesenen Worte werden selektiv auf den hohen Pegel gebracht. Inzwischen verbleiben die anderen Wort­ leitungen auf einem niedrigen Pegel. Ein hochpegeliges Wortlösch­ signal Φ 15 wird an den Merkbitsteuerabschnitt 11 angelegt und die Signale "0" bzw. "1" werden an die Merkbitleitungen b 0 bzw. ausgegeben.

Wie oben beschrieben weist diese Erfindung eine vorbestimmte Merkspeichereinrichtung in einem CAM-Zellenfeld auf, sowie eine Einrichtung zum Anlegen eines Merksignales an die Merkspeicher­ einrichtung, das anzeigt, ob sich jedes Wort in dem CAM-Zellen­ feld im Datenschreibzustand oder in einem freien Zustand befin­ det. Beim Suchbetrieb, wenn eine Suche in dem CAM-Zellenfeld mit den Suchdaten durchgeführt wird, wird eine Suche in der Merk­ speichereinrichtung gleichzeitig mit dem Merksignal durchgeführt, das den Datenschreibzustand anzeigt. Damit kann ein bestimmtes Wort von den Worten, die durch den Datenschreibbetrieb korrekt geschrieben sind, korrekt nachgewiesen werden. Des weiteren ist es nicht notwendig, eine zusätzliche, komplizierte Schaltung zum Steuern der Merkspeichereinrichtung vorzusehen.

Claims (10)

1. Inhaltsadressierbare Speichervorrichtung (CAM) zur Durchfüh­ rung eines Suchbetriebes aufgrund vorgegebener Suchdaten und zur Bestimmung eines bestimmten Wortes oder einer bestimmten Wort­ gruppe, mit:
einem CAM-Zellenfeld (2) zum Speichern von Daten darin,
einer Merk-Speichereinrichtung (12),
einer ersten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (1) zum Eingeben von Schreibdaten in das CAM-Zellenfeld (2) und zum Ausgeben von Lesedaten von dem CAM-Speicherzellenfeld (2) mit einer bestimm­ ten Zeitsteuerung,
einer zweiten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (11) zum Ein­ geben eines Merksignales (B 0) in die Merk-Speichereinrichtung (12) mit einer Zeitsteuerung, die zusammen mit der bestimmten Zeitsteuerung der ersten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (1) gesteuert wird,
wobei die Merk-Steuereinrichtung (12) ein Merksignal von der zweiten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (11) empfängt und spei­ chert zum Anzeigen, ob jedes Wort im CAM-Zellenfeld (2) sich in einem Datenschreibzustand oder in einem freien Zustand befindet, und zur Suchdurchführung durch die erste und die zweite Ein-/ Ausgangssteuereinrichtung (1, 11), wobei die zweite Ein-/Aus­ gangssteuereinrichtung (11) ein Signal zum Rücksetzen des Merk­ signales erzeugt, wodurch für alle Worte der Merk-Speicherein­ richtung (12) der freie Zustand angezeigt wird,
einer Freiwortsucheinrichtung (1, 3, 11) zum Nachweisen eines freien Wortes durch eine Suche in der Merk-Speichereinrichtung (12) durch das Merksignal von der zweiten Ein-/Ausgangssteuer­ einrichtung (11),
wobei die Daten von der ersten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (1) in das freie Wort des CAM-Zellenfeldes (2) und gleichzeitig das Merksignal, das den Datenschreibzustand anzeigt, von der zweiten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (11) in den entsprechenden Ab­ schnitt der Merk-Speichereinrichtung (12) geschrieben werden,
einer Bestimmungswortsucheinrichtung (1, 3, 11) zum Nachweisen eines bestimmten Wortes durch Suchen in dem CAM-Zellenfeld (2) mit den Suchdaten von der ersten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (1) und gleichzeitig Suchen in der Merk-Steuereinrichtung mit dem Merksignal von der zweiten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Merk-Speichereinrichtung (12) durch eine vorbestimmte Spalte innerhalb des CAM-Zellenfeldes (2) gebildet ist.

2. Inhaltsadressierbare Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die erste Ein-/Ausgangssteuer­ einrichtung (1) Daten eines bestimmten Wortes, das durch die Sucheinrichtung (1, 3, 11) aus dem CAM-Zellenfeld (2) ausgewählt ist, gelesen werden.

3. Inhaltsadressierbare Speichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweite Ein-/Ausgangssteuer­ einrichtung (11) das Merksignal löschbar ist, wenn der Wert eines bestimmten Wortes oder einer bestimmten Wortgruppe, die durch die Sucheinrichtung (1, 3, 11) ausgewählt sind, in dem CAM-Zellenfeld (2) unnötig ist, wobei das Merksignal den freien Zustand in einem entsprechenden Abschnitt der Merk-Speicherein­ richtung (12) anzeigt.

4. Inhaltsadressierbare Speichervorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vorrangschaltung (4) zum Auswählen eines von einer Mehrzahl von Worten aufgrund einer vorbestimmten Logik, wenn die Mehrzahl von Worten durch die Freiwortsuchein­ richtung (1, 3, 11) oder die bestimmte Wortsucheinrichtung (1, 3, 11) nachgewiesen ist.

5. Inhaltsadressierbare Speichervorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Merksignal, das von der zweiten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (11) an die Freiwortsuchein­ richtung (1, 3, 11) angelegt ist, ein Merksignal aufweist, das den freien Zustand anzeigt.

6. Inhaltsadressierbare Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Merksignal, das von der zweiten Ein-/Ausgangssteuereinrichtung (11) an die bestimmte Wortsuch­ einrichtung (1, 3, 11) angelegt ist, ein Merksignal aufweist, das den Datenschreibzustand anzeigt.

7. Verfahren zum Betreiben einer inhaltsadressierbaren Speicher­ vorrichtung (CAM) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Schritte:
Schreiben eines Merksignales zum Rücksetzen der Merk-Speicher­ einrichtung (12), das danach einen freien Zustand für alle Worte in dem CAM-Speicherzellenfeld (2) anzeigt,
Nachweisen eines freien Wortes durch Suchen in der Merk-Speicher­ einrichtung (12) mit dem Merksignal von der zweiten Ein-/Aus­ gangssteuereinrichtung (11),
Schreiben des Wertes von der ersten Ein-/Ausgangssteuereinrich­ tung (1) in das freie Wort des CAM-Zellenfeldes (2) und gleich­ zeitig Schreiben des Merksignales, das den Datenschreibzustand anzeigt, in den entsprechenden Abschnitt der Merkspeicherein­ richtung (12), und
Nachweisen eines bestimmten Wortes durch Suchen in dem CAM- Zellenfeld (2) mit den Suchdaten von der ersten Ein-/Ausgangs­ steuereinrichtung (1) und gleichzeitig Suchen in der Merk-Spei­ chereinrichtung (12) mit dem Merksignal von der zweiten Ein-/ Ausgangssteuereinrichtung (11).

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt:
Lesen eines Wertes eines bestimmten Wortes, das durch die Such­ einrichtung (1, 3, 11) vom CAM-Zellenfeld (2) ausgewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Löschens, wenn ein Wert eines bestimmten Wortes oder einer bestimmten Wortgruppe, die durch die Sucheinrichtung (1, 3, 11) ausgewählt sind, in dem CAM-Zellenfeld (2) unnötig ist, wobei das Merksignal den freien Zustand in einem entsprechenden Abschnitt der Merk-Speicherein­ richtung (12) anzeigt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Auswählens eines aus einer Mehrzahl von Worten aufgrund einer vorbestimmten Logik, wenn diese Mehrzahl von Worten durch die Freiwortsucheinrichtung (1, 3, 11) oder die bestimmte Wortsucheinrichtung (1, 3, 11) nachgewiesen ist.