JP2002140892A - Camおよびramのアドレス並列処理のための装置および方法 - Google Patents
Camおよびramのアドレス並列処理のための装置および方法Info
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Abstract
るまで、RAMが待機する必要のないメモリシステムお
よび方法を提供する。 【解決手段】 a)データを中に含む第1および第2の
少なくとも2つのデータ列を含むRAMと、b)前記第
1および第2の列に結合され、前記RAMデータの出力
をゲートするためのゲート回路と、c)CAMとを備
え、前記CAMが、複数のアドレス位置を中に含む少な
くとも2つのアドレス列と、前記CAM内の第1および
第2のアドレス列の各アドレス位置および前記ゲート回
路に結合され、比較アドレスが前記第1または第2のア
ドレス列中のアドレスと一致したとき前記ゲート手段に
制御信号を送り、前記ゲート手段によってアドレス指定
されるデータ列からRAMデータを出力するための制御
回路と、を備える。
Description
ス可能なメモリ(CAMと言う)およびRAMへの並行
アドレシングを可能にするメモリシステムのための装置
および方法に関し、特に、CAMがRAMのための行ア
ドレスを処理するまで、RAMが待機する必要のないメ
モリシステムおよび方法に関する。
遂行するためにCAMおよびRAMを使用することは広
く知られている。その1つの適用例は、アドレスの一部
をCAMに記憶させ、残りのアドレスをRAMに記憶さ
せておくことである。この適用例では、CAMは、記憶
中のアドレスを直接に読み出すことができず、その代わ
りに、生成したアドレス部分をCAM記憶中のアドレス
と比較し、両アドレスが合致するかどうかを調べ、合致
しているならば、そのように表示するだけである。次
に、残りのアドレスを記憶しCAMと連想関係で使用さ
れるRAMがCAM記憶中の前記アドレスを読出し、こ
の読出しアドレスと前述の生成アドレスとの比較が本当
になされていたかどうかの比較の検証がなされる。CA
MおよびRAMの両メモリから全アドレスを迅速にに読
み出すことが望ましい。原特許出願(平成8年特許願第
45090号)に係わる発明はそのような機能を与える
技術を開示するものである。
MがRAMのための行アドレスを処理するまで、RAM
が待機する必要のないメモリシステムおよび方法を提供
することである。
RAMの両方をアドレシングするために単一の行デコー
ダ/ワードラインを使用してCAMおよびRAMを並行
アドレシングを行なう構想を特徴とするものであり、こ
の構想は次のような構成の集積回路により具現化され
る。 a)データを中に含む第1および第2の少なくとも2つ
のデータ列を含むRAMと、に含む第1および第2の少
なくとも2つのデータ列を含むRAMと、 b)前記第1および第2の列に結合され、前記RAMデ
ータの出力をゲートするためのゲート回路と、 c)CAMとを備え、前記CAMが、 c1)複数のアドレス位置を中に含む少なくとも2つの
アドレス列と、 c2)前記CAM内の第1および第2のアドレス列の各
アドレス位置および前記ゲート回路に結合され、比較ア
ドレスが前記第1または第2のアドレス列中のアドレス
と一致したとき前記ゲート手段に制御信号を送り、前記
ゲート手段によってアドレス指定されるデータ列からR
AMデータを出力するための制御回路と、を備える集積
回路。
れるゲート回路を介してRAMからデータを出力する方
法であって、 a)前記RAMとCAM中の行をアドレス指定する段階
と、 b)前記CAM内の各列に比較アドレスを送る段階と、 c)前記アドレス指定された行の各CAM位置を比較ア
ドレスと比較する段階と、 d)前記比較アドレスとの一致を含む前記CAM列から
制御信号を出力する段階と、 e)前記RAM内の選択した行からのすべてのデータを
ゲート・デバイスに出力する段階と、 f)前記ゲート・デバイスがRAMデータおよび制御信
号をほぼ同時に受け取って、前記アドレス指定されたR
AMデータ行の1列以外のすべての列が前記ゲート・デ
バイスから出力されないようにする段階と、から成る方
法である。
キャッシュ・ユニット(DCU)メモリ12に部分アド
レス入力を提供する周知の内容アドレス・メモリ(CA
M)10およびその動作を説明する。この図では、8つ
の列位置(列0〜列7)が設けられ、64行のワード線
(WL0〜WL63)が設けられる。各行/列位置には
8ビットの2進データ("1"と"0")が記憶され、入力
を比較する対象となるデータの基礎となる。各行/列位
置は少なくとも1つの追加データ有効ビット(図示せ
ず)を有し、出力比較を機能させるにはこれを真に設定
しなければならない。
の入力ポート14への入力として必要な比較データCD
を受け取り、比較データCDを比較して、所与のワード
線に特定のビット・パターンを記憶するかどうかを判定
する(この実施形態では、8ビットのパターンを比較す
るが、他のパターンも使用できる)。これは、図1では
概略的に示してあり、一連のビット・パターンがCAM
10に記憶される。この実施形態では、各ワード線
(行)は8個の8ビット・パターンを含む。各パターン
は、ワード線上の異なる列位置(列0〜列7)に記憶さ
れる。CAM10は、8個のデータ・ビットがそれぞれ
の行/列位置に記憶され、比較データ・ビットCDとし
て入力が入力ポート14に提供されるという原理で動作
する。選択したワード線のある列位置で一致がある場合
は、列比較器が"1"をアサートする。偶然にすべての列
が比較データCDと一致する場合は、8つの列比較器が
すべて"1"をアサートすることになり、CAM10の出
力ポート16での出力は"11111111"になる。選
択したワード線の列に不一致が見つかった場合は、列比
較器の出力は強制的に"0"になる。CAM10の出力ポ
ート16からの8つの比較器出力は、DCU12への入
力の一部としてその入力ポート18に提供される。図で
は、入力ポート14に比較データ・ビット000100
00が提供された場合は、選択されたワード線の列3の
比較によって、列3の比較器が"1"をアサートし、残り
7つの列比較器が"0"を出力し、その結果、CAM10
が、出力ポート16からDCU12の入力ポート18に
8ビット・アドレス00010000を出力することに
なる。CAMの出力が列3の8ビット・パターンと一致
するのは、CAMが列3に記憶されたパターンを実際に
出力するからではなく、列位置が、図1に示したパター
ンで意図的に書き込まれているからである。この動作
は、当技術分野では周知であり、これ以上説明する必要
はない。
・アドレスの1つとして、CAM10から出力を受け取
る他に、ワード・アドレス(WA)、読み書き用のデー
タ、読み書き制御(R/W)なども、受け取る。CAM
10からDCUまでの経路については後で説明する。い
ずれにせよ、CAMの出力は、そこに記憶されたデータ
および比較データCDの関数である。
処理の下に、RAMがそのアドレスの一部をCAMから
獲得するメモリシステムの良好な実施例を図2ないし図
5に関して説明する。CAMの設計は従来、完全に連想
型のエレメントとしてワード配列構成で使用されてき
た。アドレス・フィールドは、幅Nセル、奥行きR行に
編成されたCAMセルの1列と比較される。一致がある
場合は、一致した行に関連するワード線が選択される。
選択されたワード線は、所望のデータを含む標準のメモ
リ・セルを端から端まで駆動する。この従来技術のプロ
セスでは、CAMがその行選択アドレスを処理するのを
RAMが待つ状況が生じる。現行のプロセッサ・アーキ
テクチャでは、重要な設計目標は、ますます速い処理速
度で動作するプロセッサを設計することである。この設
計目標は、マイクロプロセッサ・アーキテクチャのテス
ト動作にも一般動作にも当てはまる。
ドレスを処理するのをRAMが待つ必要がないCAMと
RAMの並列処理を提供するアーキテクチャを示すブロ
ック図が示してある。さらに、RAMの連想型または半
連想型の復号ビット・アドレス指定を実行するCAMの
設計も示す。RAM300とMUX(マルチプレクサ)
500は、一般に構成要素番号360によって示す、T
AG、データ記憶アレイ・アーキテクチャ、またはDC
Uとして動作することができることに留意されたい。動
作に際して、デコーダ100はCAM200内の64行
のうちのどれか1行を選択し、RAM300は、デコー
ダが行アドレス信号105を受け取るときに選択され
る。RAM300の動作に関しては、選択されたRAM
の行により、選択されたデータ位置内に記憶されている
データがすべて、C1〜C8と称する関連する8つのR
AM列にダウンロードされる。たとえば、データ位置3
20ないし340がそれぞれC1〜C8にダウンロード
されることになる。したがって、RAMデータが、8×
1MUXとして示されているMUX500に経路指定さ
れ、そこでRAMからの8つの入力のうちの1つがイネ
ーブルされて、RAMデータの列のうちの1つを出力線
510に即座に経路指定する。CAM200の動作に関
しては、行アドレス105信号がデコーダ100に達
し、同時に比較アドレス400が、線420を介して、
すべてのCAM行のすべてのCAM位置(すなわち、位
置220〜240)に経路指定される。選択された行が
一致する場合は、カスケード型OR260(列C1〜C
8ごとに1つずつ)が、関連するCAM列の出力線11
0を高レベルに上げる。バス120を構成する出力線1
10はそれぞれMUX500に結合される。動作に際し
ては、たとえば、CAM列C1は、RAM列C1内のデ
ータを出力線510に出力できるようにMUX500を
プログラムする信号を出力線100に出力することがで
きる。要するに、行復号回路100を使ってRAMとC
AMの行を同時に選択し、CAMのビット・アドレス指
定を使用して、RAMの選択された行のデータが到着す
る前にMUX500をイネーブルすることができる。し
たがって、RAMの処理をするために、まずCAMの処
理が完了するのを待つ必要がなくなる。
それに関連するカスケード型OR用の詳細な回路のブロ
ック図が示してある。CAM位置の列およびそれに関連
するORは、それぞれ同数の行またはアドレス位置、す
なわち位置220を有する4つの同じブロック600a
〜600dに分割される。この例では、説明のため、各
CAM位置内に10個のビット・セルがあるものとす
る。その位置が比較アドレスを受け取ると、その結果、
一致線610が高電圧レベルまたは低電圧レベルのどち
らかになる。たとえば、比較アドレス400が位置22
0と一致するときは、第1CAM列C1に結合されたカ
スケード型ORが活動化されて、一致列出力線110に
高信号を出力させる。より具体的には、事象の順序は以
下の通りである。一致線610が高電圧を出力し、ワー
ド線選択(WLS)630がストローブし、第1のカス
ケード型OR回路620が線650を低レベルにし、第
2のカスケード型OR回路640が線670a上に高電
圧を出力し、第3のカスケード型OR回路660が、関
連する出力線110上に高電圧信号を出力する。WLS
630が復号回路100からの入力であることに留意さ
れたい。さらに、復号回路100がワード線駆動回路
(図示せず)を含むことに留意されたい。
ス位置に結合された第1のカスケード型OR回路620
の回路図が示してある。動作に際し、比較アドレスとC
AM位置の間で一致がある場合は、一致線610が、P
FET614によって高レベルのままになり、NFET
619が活動化されたままになる。次に、WLS630
のストローブ後に、出力線650が低レベルになる。一
致がない場合は、以下の手順で行う。一致線610が低
レベルになり、NFET619がオフになって、WLS
がストローブするとき、NFET618を活動化し、出
力線650を高レベルに維持する。一致があってもなく
ても、回路620は開始状態にリセットしなければなら
ない。開始状態は、リセットRST1をストローブする
ことによって、WLSストローブの後にリセットされ、
PFET612が、PFET614の助けで線610を
高レベルにし、それにより出力線650が高レベルに維
持される。PFET616は、雑音を少なくし一致がな
いときにNFET619がオンにならないように働くこ
とに留意されたい。また、WLS630がストローブす
るときは、CAMの8つの列全部の端から端までストロ
ーブすることに留意されたい。
Rにおける第2の回路640の詳細な回路図が示してあ
る。動作に際して、出力線650が、PFET656に
よって高レベルのままでいるときは、PFET652が
非活動状態になったままであり、出力線670aが高レ
ベルになるのを防ぐ。NFET618および619を活
動化して出力線650を低レベルにすると、PFET6
56および654に過度の電力が加えられ、出力線67
0aが高レベルに駆動されてPFET654がオフにな
る。回路650を初期状態にリセットするため、リセッ
ト信号RST2がストローブして、PFET658が、
出力線650をPFET656の助けで高レベルにす
る。PFET654は、雑音効果を減少させるために利
用され、線650を高レベルにするのを助けることによ
りPFET652が間違ってオンになるのを防ぐことに
留意されたい。
ケード型ORにおける第3の回路660の回路図が示し
てある。動作に際して、出力線670a〜670dのい
ずれかが高レベルになると、関連するNFET720a
〜720dがノード722を低レベルに駆動し、それに
よりコンバータ924を介して出力線110が高レベル
に駆動される。それとは逆に、出力線670a〜670
dがすべて低レベルのままのときは、ノード722は高
レベルに留まり、したがって出力110は低レベルのま
まである。PFET710a〜710dは雑音効果を減
少させるために利用され、駆動NFET720a〜72
0dが間違ってオンになるのを防ぐことに留意された
い。SETは、集積回路の初期始動後、常に高レベルに
維持されているので、回路660をリセットするには、
NANDゲート726はリセットRST1をストローブ
することによってのみ活動化される。その結果、RST
2は低レベルに駆動され、NFET700a〜700d
が活動化されて、出力線670a〜670dをすべて低
電圧レベルに復元させる。さらに、PFET920は、
ノード722を高レベルにし、それによりNFET90
0およびコンバータ924の助けで出力線110を低レ
ベルに駆動する。チップに電力を投入して動作のために
カスケード型ORを始動するとき、SET信号がパルス
出力されることに留意されたい。
者が利用できる変形例が多数あることに留意されたい。
具体的には、CAMの列は、図示したような4つだけで
なく、任意の数の部分に分割することができる。その場
合、CAMを再区分するために、より多くのレベルまた
は段を提供するようにカスケード型OR回路を再構成す
ることが必要になる。同様に、当業者なら、例示したよ
うなカスケード型ORとは異なる他の論理装置を容易に
思い付くであろう。
は、CAMおよびRAMの並列処理を提供する。CAM
の処理は速いので、RAMのデータはMUX回路に到達
するとすぐに出力される。ただし、前述の説明を念頭に
置いて、この説明が例示的なものにすぎないことをよく
理解されたい。さらに、本発明は、本明細書に記載した
特定の実施形態に限定されるものではない。さらに、特
許請求の範囲に記載したような本発明の真の趣旨から逸
脱せずに様々な再構成、変更、および代用が実施できる
ことに留意されたい。
リに入力を提供する内容アドレス・メモリ(CAM)の
動作および機能を示す概略図である。
クチャを示す本発明のブロック図である。
Rの回路を示す本発明のブロック図である。
特定の第1のカスケード型OR回路を示す本発明の回路
図である。
出力信号を受け取る、カスケード型ORにおける特定の
第2の回路を示す本発明の回路図である。
ら出力信号を受け取る、カスケード型ORにおける第3
の回路を示す本発明の回路図である。
ら出力信号を受け取る、カスケード型ORにおける第3
の回路を示す本発明の回路図である。
Claims (6)
- 【請求項1】a)データを中に含む第1および第2の少
なくとも2つのデータ列を含むRAMと、 b)前記第1および第2の列に結合され、前記RAMデ
ータの出力をゲートするためのゲート回路と、 c)CAMとを備え、 前記CAMが、 c1)複数のアドレス位置を中に含む少なくとも2つの
アドレス列と、 c2)前記CAM内の第1および第2のアドレス列の各
アドレス位置および前記ゲート回路に結合され、比較ア
ドレスが前記第1または第2のアドレス列中のアドレス
と一致したとき前記ゲート手段に制御信号を送り、前記
ゲート手段によってアドレス指定されるデータ列からR
AMデータを出力するための制御回路と、 を備える集積回路。 - 【請求項2】前記制御回路が、第1および第2のアドレ
ス列の各アドレス位置にそれぞれ結合された第1および
第2のカスケード型ORから成ることを特徴とする請求
項1に記載の集積回路。 - 【請求項3】前記ゲート回路がマルチプレクサから成る
ことを特徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 【請求項4】前記RAMおよびCAMのどの行をアドレ
ス指定するかを決定するための復号回路をさらに含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 【請求項5】前記CAMが少なくとも2列のデータOR
を一緒に有することをことを特徴とする請求項1に記載
の集積回路。 - 【請求項6】前記CAMによって活動化されるゲート回
路を介してRAMからデータを出力する方法であって、 a)前記RAMとCAM中の行をアドレス指定する段階
と、 b)前記CAM内の各列に比較アドレスを送る段階と、 c)前記アドレス指定された行の各CAM位置を比較ア
ドレスと比較する段階と、 d)前記比較アドレスとの一致を含む前記CAM列から
制御信号を出力する段階と、 e)前記RAM内の選択した行からのすべてのデータを
ゲート・デバイスに出力する段階と、 f)前記ゲート・デバイスがRAMデータおよび制御信
号をほぼ同時に受け取って、前記アドレス指定されたR
AMデータ行の1列以外のすべての列が前記ゲート・デ
バイスから出力されないようにする段階と、 を含む方法。
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