JP2838034B2 - 内容アドレス式メモリ - Google Patents

内容アドレス式メモリ

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JP2838034B2
JP2838034B2 JP6063354A JP6335494A JP2838034B2 JP 2838034 B2 JP2838034 B2 JP 2838034B2 JP 6063354 A JP6063354 A JP 6063354A JP 6335494 A JP6335494 A JP 6335494A JP 2838034 B2 JP2838034 B2 JP 2838034B2
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C15/04Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements
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  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のワードメモリそ
れぞれに複数の被検索データそれぞれを格納しておき、
検索データを入力し、格納された複数の被検索データの
中から所望の被検索データが格納されたワードメモリを
検出する内容アドレス式メモリ(Content Ad
dressable Memory、連想メモリ;As
sociative Memory)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、上記のような検索機能を備え
た内容アドレス式メモリが提案されている。図3は、内
容アドレス式メモリの一例を表わした回路ブロック図で
ある。この内容アドレス式メモリ10には、Pビットを
1ワードとする、互いに図の横方向に並ぶPビットのメ
モリセルからなる多数のワードメモリ11_1,11_
2,…,11_nが備えられている。またこの内容アド
レス式メモリ10は、1ワードの検索データが入力され
ラッチされる検索データレジスタ12および検索データ
をビット毎にマスクするマスクデータが格納されるマス
クデータレジスタ13を備え、検索データレジスタ12
にラッチされた検索データのうち、マスクデータレジス
タ13に格納されたマスクデータによりマスクされてい
ない全部もしくは所定の一部のビットパターンと、各ワ
ードメモリ11_1,11_2,…,11_nに記憶さ
れた格納データのうち上記ビットパターンと対応する部
分のビットパターンとの一致不一致が比較され、各ワー
ドメモリ11_1,11_2,…,11_nそれぞれに
対応して備えられた一致線14_1,14_2,…,1
4_nのうちビットパターンが一致したワードメモリ1
1_1,11_2,…,11_nに対する一致線14_
1,14_2,…,14_nに論理‘1’の一致信号が
出力される。それ以外の一致線14_1,14_2,
…,14_nは論理‘0’にとどまる。
【0003】これらの一致線14_1,14_2,…,
14_nに出力された信号は、各一致フラグレジスタ1
5_1,15_2,…,15_nに格納される。ここで
は、一例として、図示のように、各一致フラグレジスタ
15_1,15_2,…,15_nにそれぞれ‘0’,
‘1’,‘1’‘0’,…,‘0’‘0’が格納された
ものとする。これらの一致フラグレジスタ15_1,1
5_2,…,15_nに格納された信号はアドレスエン
コーダ16に入力され、このアドレスエンコーダ16か
らは、論理‘1’の信号が格納された一致フラグレジス
タ(ここでは一致フラグレジスタ15_2と一致フラグ
レジスタ15_3の2つ)のうちの優先度の最も高い一
致フラグレジスタに対応するアドレス信号が出力され
る。ここでは、添字が若いほど優先順位が高いものと
し、従ってここでは一致フラグレジスタ15_2に対応
するメモリアドレスが出力される。このアドレスエンコ
ーダ16から出力されたアドレス信号ADは、必要に応
じてデコーダ17に入力される。デコーダ17ではこの
入力されたアドレス信号ADをデコーダして各ワードメ
モリ11_1,11_2,…,11_nのそれぞれに対
応して備えられたワード線18_1,18_2,…,1
8_nのうちの入力されたアドレス信号ADに対応する
いずれか1本のワード線(ここではワード線18_2)
にアクセス信号を出力する。これによりアクセス信号の
出力されたワード線18_2に対応するワードメモリ1
1_2に記憶されているデータが出力レジスタ19に読
み出される。
【0004】図4は、図3に示す内容アドレス式メモリ
中の1つのワードメモリを表わした詳細回路図である。
このワードメモリ11は、同一構成のP個のメモリセル
21_0,…,21_P−2,21_P−1から構成さ
れている。各メモリセル21_0,…,21_P−2,
21_P−1には、SRAM構造のメモリセル(SRA
Mセル)22_0,…,22_P−2,22_P−1が
備えられており、各SRAMセル22_0,…,22_
P−2,22_P−1には、それぞれが論理‘0’もし
くは論理‘1’を表わすビットデータm0 ,…,m
P-2 ,mp-1 が格納されている。
【0005】ここでは各ビットデータm0 ,…,m
P-2 ,mp-1 の論理を反転したデータをm0 ´,…,m
P-2 ´,mp-1 ´のように記載するものとする。各SR
AMセル22_0,…,22_P−2,22_P−1
は、共通のワード線23および多数のワードメモリ11
_1,11_2,…,11_n(図3参照)に跨る各ビ
ット線対24_0,25_0;…;24_P−2,25
_P−2;24_P−1,25_P−1に接続されてい
る。
【0006】また、各メモリセル21_0,…21_P
−2,21_P−1には、対応するビット線対24_
0,25_0;…;24_P−2,25_P−2;24
_P−1,25_P−1の間をつなぐように互いにシリ
ーズに接続された各2つのトランジスタ26_0,27
_0;…;26_P−2,27_P−2;26_P−
1,27_P−1が配置されており、これら各2つのト
ランジスタ26_0,27_0;…;26_P−2,2
7_P−2;26_P−1,27_P−のうちの各一方
のトランジスタ26_0,…,26_P−2,26_P
−1のゲートは各SRAMセル22_0,…,22_P
−2,22_P−1の、ビットデータm0 ,…,m
P-2 ,mp-1 が印加される側に接続され、各他方のトラ
ンジスタ27_0,…,27_P−2,27_P−1の
ゲートは各SRAMセル22_0,…,22_P−2,
22_P−1の、反転データm0 ´,…,mP-2 ´,m
p-1 ´が印加される側に接続されている。また一致線3
0の図4の右側にはインバータ31が備えられており、
一致線30はこのインバータ31の出力側にも延びて各
一致フラグレジスタ15_1,15_2,…,15_n
(図3参照)と接続されている。このインバータ31の
入力と電源VDDとの間には2つのP型トランジスタ3
2,33が備えられており、それらのうちの一方のP型
トランジスタ32のゲートは制御線34と接続され、他
方のP型トランジスタ33のゲートはインバータ31の
出力と接続されている。また、一致線30と配線28と
の間には、各メモリセル21_0,21_P−2,21
_P−1のそれぞれに対応して各トランジスタ29_
0,…,29_P−2,29_P−1が配置されてお
り、それら各トランジスタ29_0,…,29_P−
2,29_P−1のゲートは、各2つのトランジスタ2
6_0,27_0,…;26_P−2,27_P−2;
26_P−1,27_P−1の中点と接続されている。
さらに配線28とグラウンドとの間にはトランジスタ3
5が配置されており、そのトランジスタ35のゲートは
制御線34に接続されている。
【0007】このような構造のワードメモリ及びその周
辺回路を備えた内容アドレス式メモリにおいて、一致検
索は以下のようにして行なわれる。先ず制御線34が論
理‘0’となりP型トランジスタ32が導通状態、N型
トランジスタ35が遮断状態となって一致線30がプリ
チャージされる。このようにして一致線30が先ずプリ
チャージされた後、検索が行なわれる。
【0008】ここで、メモリセル21_0には‘1’の
情報が記憶されているものとする。即ちこの場合、ビッ
トデータm0 が論理‘1’、反転データm0 ´が論理
‘0’の状態にある。このメモリセル21_0に対して
論理‘1’の検索が行なわれるものとする。即ち、ビッ
ト線24_0の信号b0 として論理‘1’の信号、ビッ
トバー線25_0の信号b0 ´として論理‘0’の信号
が入力される。ワード線23は論理‘0’のままの状態
に保持されている。この場合トランジスタ26_0のゲ
ートには論理‘1’の電圧が印加され、ビット線24_
0の論理‘1’の信号がトランジスタ29_0のゲート
に印加され、これによりトランジスタ29_0が導通状
態となる。その状態で制御線34が論理‘1’となりP
型トランジスタ32が遮断状態となってプリチャージが
終了するとともにN型トランジスタ35が導通状態とな
って配線28がグラウンドに短絡される。トランジスタ
29_0は導通状態にあるため、一致線30にプリチャ
ージされた電荷が配線28を経由してグラウンドに流
れ、インバータ31の入力側が論理‘0’、出力側が論
理‘1’となる。
【0009】また、メモリセル21_P−2には論理
‘0’の情報が記憶されているものとする。この場合ビ
ットデータmP-2 が論理‘0’、その反転データmP-2
´が論理‘1’の状態にある。このメモリセル21_P
−2に対してやはり論理‘1’の検索が行なわれるもの
とする。即ち、ビット線24_P−2の信号bP-2 とし
て論理‘1’、ビットバー線25_P−2の信号bP-2
´として論理‘0’の信号が入力され、制御線34が論
理‘1’とされる。この場合、トランジスタ27_P−
2を経由して論理‘0’の状態にあるビットバー線25
_P−2の信号bP-2 がトランジスタ29_P−2のゲ
ートに印加され、したがってこのトランジスタ29_P
−2は非導通状態にとどまることになる。即ち不一致の
場合、一致線30にプリチャージされていた電荷はディ
スチャージされない。
【0010】また、マスクをかけたビットについてメモ
リセル21_P−1を用いて説明すると、ビット線24
_P−1、ビットバー線25_P−1の双方とも論理
‘1’とされる。この場合このメモリセル21_P−1
に論理‘1’の情報が記憶されているか論理‘0’の情
報が記憶されているかに応じてトランジスタ26_P−
1もしくはトランジスタ27_P−1のいずれかが導通
状態となり、いずれの場合もトランジスタ29_P−1
は導通状態となる。すなわち、そのメモリセル21_P
−1については一致が検出された場合と同等となる。
【0011】このように、図4に示すワードメモリで
は、ワードメモリに記憶されたビットパターンとビット
線対24_0,25_0;…;24_P−2,25_P
−2;24_P−1,25_P−1を経由して入力され
た検索データのビットパターンとが一致する(マスクの
かけられたビットについては、上述のように一致してい
るものとみなされる)場合、一致線30にプリチャージ
された電荷がトランジスタ29_0,…,29_P−
2,29_P−1を経由して流れ出し、これにより一致
線30がディスチャージされ、この一致線30のうち図
4におけるインバータ31の入力側の部分は論理‘0’
の状態となる。この論理‘0’がインバータ31で反転
され、論理‘1’の一致信号がこのインバータ31から
出力され、各一致フラグレジスタ15_1,15_2,
…,15_n(図3参照)に入力される。
【0012】またワードメモリに記憶された被検索デー
タのビットパターンとビット線対24_0,25_0;
…;24_P−2,25_P−2;24_P−1,25
_P−1を経由して入力された検索データのビットパタ
ーンとが不一致の場合には、一致線30はプリチャージ
による論理‘1’の状態にとどまり、この論理‘1’が
インバータ31で反転され、論理‘0’の不一致信号が
出力される。
【0013】尚、図4に示す回路構成は一例に過ぎず、
種々の構造のものが知られ、あるいは考えられている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記のような内容アド
レス式メモリにおいて、検索情報との完全一致のみでな
く、1ビット違い、1字違いなどの類似した情報を検索
することが要望されており、この要望を満足する内容ア
ドレス式メモリが種々提案されている(例えば特開平5
−101682号公報参照)。
【0015】上記公報で提案された検索方式を採用する
と、完全一致、1ビット違い、2ビット違いなど、ハミ
ング距離の異なる複数の同一あるいは類似した情報を検
索することができるが、そのように構成した場合、例え
ば完全一致と1ビット違いの情報を検索した場合、完全
一致のものと1ビット違いのものとが区別されずにプラ
イオリティエンコーダにつながる。このため、例えば、
完全一致のものについて1ビット速いものよりも高い優
先度をつけて検出したい場合には、適応不可能であっ
た。
【0016】本発明は、上記事情に鑑み、ハミング距離
の異なるデータの検索を行なうとともに、それらの検出
結果の整理が図られた内容アドレス式メモリを提供する
ことを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の内容アドレス式メモリは、それぞれ1ワード分のデ
ータが格納される複数のワードメモリそれぞれに複数の
被検索データそれぞれを格納しておき、検索データを入
力し、格納された複数の被検索データの中から所望の被
検索データが格納されたワードメモリを検出する内容ア
ドレス式メモリにおいて、 (1)検索データと被検索データとの互いに対応する1
ビットもしくは複数ビットからなる単位情報どうしが一
致するか相違するかを一単位距離とした少なくとも2つ
のハミング距離について、各ワードメモリに、入力され
た検索データと比較し各ハミング距離だけ離れた被検索
データが格納されているか否かを各ハミング距離毎に検
出する、各ワードメモリそれぞれに対応して備えられた
検出回路 (2)検出回路により検出されたワードメモリを、ハミ
ング距離相互に付された優先順、かつ同一のハミング距
離の被検索データが格納されたワードメモリについては
所定の優先順に指定するプライオリティエンコーダ を備えたことを特徴とする。
【0018】ここで、 (3)各ワードメモリ毎に備えられた各検出回路が、複
数の単位情報について並列的に各ハミング距離を検出す
るものであることが好ましい。 具体的には、 (4)上記各検出回路が、所定の信号伝達の起点となる
信号入力端子と、それぞれが少なくとも2つのハミング
距離にそれぞれ対応する複数の信号出力端子と信号入力
端子から入力された所定の信号が、各単位情報のハミン
グ距離が零かあるいは単位距離だけ離れているかに応じ
て複数の信号出力端子それぞれの方向の向かって伝達さ
れるように、信号入力端子と複数の信号出力端子との間
に配列された複数のスイッチ素子を備えたものであるこ
とが好ましい。
【0019】また、 (5)上記プライオリティエンコーダは、少なくとも2
つのハミング距離それぞれに対応して備えられた、互い
に同一のハミング距離の被検索データが格納されたワー
ドメモリを所定の優先順に指定する複数の第1のプライ
オリティエンコーダと、複数の第1のプライオリティエ
ンコーダにより指定されたワードメモリのうち、ハミン
グ距離の優先順に従ったワードメモリを指定する第2の
プライオリティエンコーダとを備えた構成を有するもの
であることが好ましい。
【0020】
【作用】本発明の内容アドレス式メモリは、上記(1)
の検出回路により検出された、少なくとも2つのうちの
いずれかのハミング距離の被検索データが格納されたワ
ードメモリを、ハミング距離相互に付された優先順、か
つ同一のハミング距離の被検索データが格納されたワー
ドメモリについては所定の優先順に指定するプライオリ
ティエンコーダを備えたものであるため、検出されたワ
ードメモリのうち、ハミング距離の優先順に従った、優
先順位の高いデータが格納されたワードメモリが指定さ
れる。
【0021】ここで、上記(3)あるいは具体的には上
記(4)の検出回路を備えた場合、高速検索が可能とな
り、ハミング距離の優先順の高いデータを高速に得るこ
とができる。また、上記(5)のプライオリティエンコ
ーダを備えた場合、各第1のプライオリティエンコー
ダ、第2のプライオリティエンコーダとして従来の一般
的なプライオリティエンコーダをそのまま用いることが
でき好ましい。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の内容アドレス式メモリの一実施例の、1
つのワードメモリを表わした回路図である。図4に示す
従来のワードメモリの要素と対応する要素には、図4に
付した番号と同一の番号を付して示し、相違点について
説明する。
【0023】このワードメモリには、図示のような多数
のN型トランジスタ50_0_1,…,50_0_4;
…;50_P−2_1,50_P−2_2;50_P−
1_1、および、多数のP型トランジスタ51_0_
1,…,51_0_3;…;51_P−2_1,51_
P−2_2;51_P−1_1を有するトランスミッシ
ョンゲートスイッチ網49が備えられている。
【0024】このトランスミッションゲートスイッチ網
49の信号入力側(図の左方)は、トランジスタ52を
介して電源VDDに接続されており、トランジスタ52が
導通状態になると電源VDDの電圧、即ち論理‘1’の信
号がトランスミッションゲートスイッチ網49の信号出
力側(図の右方)に伝達される。このトランスミッショ
ンゲートスイッチ網49は、各ハミング距離L=0,
1,2,3に応じた合計4つの出力端子を有している。
【0025】例えば、メモリセル21_P−1で一致が
検出されると、N型トランジスタ50_P−1_1とP
型トランジスタ51_P−1_1の双方のゲートに論理
‘1’の信号が印加され、N型トランジスタ50_P−
1_1は導通状態となりP型トランジスタ51_P−1
_1は遮断状態となる。またこれとは逆に、メモリセル
21_P−1で一致が検出されない(不一致であった)
場合、N型トランジスタ50_P−1_1とP型トラン
ジスタ51_P−1_1の双方のゲートに論理‘0’の
信号が印加され、N型トランジスタ50_P−1_1は
遮断状態となりP型トランジスタ51_P−1_1は導
通状態となる。
【0026】このようにして、電源VDDから入力された
論理‘1’の信号は、各ビットが一致すればN型トラン
ジスタを経由して図の横方向に進み、不一致のビットが
あるとその不一致のメモリセルではP型トランジスタを
経由して図の下方に一段下がる。このようにして各ハミ
ング距離L=0,1,2,3に応じて、電源VDDの論理
‘1’の信号が、各バッファアンプ53_1,53_
2,53_3,53_4を経由して各出力端子に伝達さ
れる。尚、ハミング距離L=4以上の場合は、電源VDD
の論理‘1’の信号は途中で遮断され、いずれの出力端
子にも伝達されない。各バッファアンプ53_1,53
_2,53_3,53_4の入力端子は高抵抗素子など
によりプルダウンされている。もしくはそれらの入力端
子は、初期状態においてディスチャージされ、低電位と
なっている。
【0027】このように、図1に示すワードメモリには
図示のトランスミッションゲートスイッチ網49が備え
られているため、各ハミング距離毎に互いに分離した一
致ないし類似が検出される。図2は、本発明の内容アド
レス式メモリの一実施例の、プライオリティエンコーダ
の部分を表わした回路ブロック図である。
【0028】図1に示す各ハミング距離L=0,1,
2,3毎の出力端子は、多数のワードメモリ11_1,
11_2,…,11_n(図3参照)にわたって、各ハ
ミング距離L=0,1,2,3毎の各プライオリティエ
ンコーダ16_1,16_2,16_3,16_4に接
続されている。各プライオリティエンコーダ16_1,
…,16_4および後述するプライオリティエンコーダ
16_5は、従来の一般的な構成のプライオリティエン
コーダをそのまま採用することができる。検索が行なわ
れると、各ハミング距離毎に最優先のワードメモリのア
ドレスがデータセレクタ16_6に向けて出力され、
又、各プライオリティエンコーダ16_1,16_2,
16_3,16_4から有効なアドレスが出力されたか
否かを示す信号がプライオリティエンコーダ16_5に
入力される。プライオリティエンコーダ16_5では、
ハミング距離Lの小さい順に高い優先度が付されてお
り、最優先のハミングコードをデータセレクタ16_6
に送る。データセレクタ16_6は、一致ないし類似
(ハミング距離L=3以内)が検出されたワードメモリ
の中のハミング距離の最も短い、かつ同一のハミング距
離の中では最も優先度の高いワードメモリのアドレス
が、ハミング距離を表わすハミングコードが付された形
で出力される。
【0029】このようにして、本実施例では、複数のハ
ミング距離のデータが一回で検索され、かつその中の最
優先のデータアドレスが直ちに得られ、このように高速
の一致、類似検索用の内容アドレス式メモリが構成され
ている。尚、上記実施例は、1ビット毎の不一致をもっ
て単位ハミング距離としたが、複数ビット(例えば一文
字を表わす8ビット)毎にその複数ビット中のいずれか
1ビット以上の不一致をもって単位ハミング距離として
もよい。この場合、例えばそれら複数ビット毎の一致検
索線をもち、その一致検索線の一致、不一致の信号を図
1に示すトランスミッションゲートスイッチ網に入力す
ればよい。
【0030】また上記実施例は、ハミング距離L=0,
1,2,3について検出する例であるが、検出するハミ
ング距離はこれに限定されず任意に定めることができ
る。また、上記実施例はハミング距離が短いほど優先度
が高いとしたが、ハミング距離相互の優先度は任意に定
めることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
互いに異なる少なくとも2つのハミング距離について検
索が行なわれ、検出されたワードメモリのうち最も小さ
なハミング距離を有するデータが格納されたワードメモ
リが指定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内容アドレス式メモリの一実施例の、
1つのワードメモリを表わした回路図である。
【図2】本発明の内容アドレス式メモリの一実施例の、
プライオリティエンコーダの部分を表わした回路ブロッ
ク図である。
【図3】内容アドレス式メモリの一例を表わした回路ブ
ロック図である。
【図4】図3に示す内容アドレス式メモリ中の1つのワ
ードメモリを表わした詳細回路図である。
【符号の説明】 11_0,…11_P−2,11_P−1 メモリセル 49 トランスミッションゲートスイッチ網 16_1,16_2,16_3,16_4,16_5
プライオリティエンコーダ 16_6 データセレクタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−81879(JP,A) 特開 平5−189979(JP,A) 特開 昭56−51092(JP,A) 特開 昭56−19182(JP,A) 特開 昭50−123428(JP,A) 特開 平5−101682(JP,A) 特開 昭63−193227(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 17/30 G11C 15/04 631

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ1ワード分のデータが格納され
    る複数のワードメモリそれぞれに複数の被検索データそ
    れぞれを格納しておき、検索データを入力し、格納され
    た複数の被検索データの中から所望の被検索データが格
    納されたワードメモリを検出する内容アドレス式メモリ
    において、 前記検索データと前記被検索データとの互いに対応する
    1ビットもしくは複数ビットからなる単位情報どうしが
    一致するか相違するかを一単位距離とした少なくとも2
    つのハミング距離について、各ワードメモリに、入力さ
    れた検索データと比較し各ハミング距離だけ離れた被検
    索データが格納されているか否かを各ハミング距離毎に
    検出する、各ワードメモリそれぞれに対応して備えられ
    た検出回路と、 前記検出回路により検出されたワードメモリを、ハミン
    グ距離相互に付された優先順、かつ同一のハミング距離
    の被検索データが格納されたワードメモリについては所
    定の優先順に指定するプライオリティエンコーダとを備
    えたことを特徴とする内容アドレス式メモリ。
  2. 【請求項2】 前記各ワードメモリ毎に備えられた各検
    出回路が、複数の前記単位情報について並列的に前記各
    ハミング距離を検出するものであることを特徴とする請
    求項1記載の内容アドレス式メモリ。
  3. 【請求項3】 前記各検出回路が、所定の信号伝達の起
    点となる信号入力端子と、それぞれが前記少なくとも2
    つのハミング距離にそれぞれ対応する複数の信号出力端
    子と、前記信号入力端子から入力された所定の信号が、
    各単位情報のハミング距離が零かあるいは単位距離だけ
    離れているかに応じて前記複数の信号出力端子それぞれ
    の方向に向かって伝達されるように、前記信号入力端子
    と前記複数の信号出力端子との間に配列された複数のス
    イッチ素子を備えたことを特徴とする請求項1記載の内
    容アドレス式メモリ。
  4. 【請求項4】 前記プライオリティエンコーダが、前記
    少なくとも2つのハミング距離それぞれに対応して備え
    られた、互いに同一のハミング距離の被検索データが格
    納されたワードメモリを所定の優先順に指定する複数の
    第1のプライオリティエンコーダと、前記複数の第1の
    プライオリティエンコーダにより指定されたワードメモ
    リのうち、ハミング距離の優先順に従ったワードメモリ
    を指定する第2のプライオリティエンコーダとを備えた
    ことを特徴とする請求項1記載の内容アドレス式メモ
    リ。
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