JPH06333395A - 連想メモリ - Google Patents

連想メモリ

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JPH06333395A
JPH06333395A JP11672793A JP11672793A JPH06333395A JP H06333395 A JPH06333395 A JP H06333395A JP 11672793 A JP11672793 A JP 11672793A JP 11672793 A JP11672793 A JP 11672793A JP H06333395 A JPH06333395 A JP H06333395A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】大容量データに対する高速処理を必要とするブ
ロック分割した連想メモリであって、ピーク電流や消費
電力の低減を図ることのできる連想メモリを提供する。 【構成】ブロック分割された複数のメモリブロックを持
つ連想メモリであって、検索データに対し前記メモリブ
ロックを特定する手段を持ち、前記特定手段により特定
されたメモリブロックに対してのみ検索動作をおこなわ
しめるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連想メモリ(内容アク
セスメモリ:Content Addressable
Memory:CAM)、特に、ブロック分割された
多数のメモリブロックを有する大容量連想メモリに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、一般のメモリ、例えばSRA
M,DRAM,ROM,PROM,EPROM,EEP
ROMなどに対して、検索データと記憶データとの一致
検出を全ビット並行に行い、一致したデータの記憶アド
レスまたはデータを出力する機能を有する半導体記憶回
路として、連想メモリ(Assosiative Me
mory)、すなわち、完全並列型CAM(内容アクセ
スメモリ)がよく知られている。
【0003】これらのメモリのメモリセルの記憶素子と
しては、磁性体(フェライト)、ダイオード、トランジ
スタ等を用いたものが一般的である。上述したように、
メモリの記憶は大別してその種類から上記一般メモリの
ような固定記憶とCAMのような連想記憶に分類され
る。図12(a)に示すように、一般のメモリのような
固定記憶は物理的なメモリアドレスによって検索され
る。すなわち、図12(a)に示すような一般のメモリ
においては、検索データと比較する格納データのアドレ
スを指定し、このアドレスの格納データを読み出して、
その内容を検索データと逐次比較しながら検索を行う。
このため、チップ(半導体記憶回路)全体を検索するた
めには、全アドレスの格納データの内容をアドレスによ
り検索データと逐次比較する必要があり、一般に検索に
時間がかかることが知られている。
【0004】これに対しCAMは物理的なメモリアドレ
スによってではなく、内容によって検索される。したが
って、CAMにおいては、図12(b)に示すように、
ある検索データに対して、全アドレスの格納データとの
一致不一致を同時に見るものであるため、検索動作が速
いという特徴を有している。すなわち、CAMの基本機
能は通常のメモリとは逆に検索データを入力し、その検
索データと一致した格納データが記憶されているメモリ
アドレスを出力するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、CAMで
は、ある検索データに対して、全アドレスの格納データ
との一致不一致を同時に見るため、CAMメモリチップ
全体の回路が一度に動作することになり、動作電流が大
きくなり、特にピーク電流が大となり、消費電力が大き
くなるという問題があった。特に、CAMを大容量化す
ると、ピーク電流や消費電力が無視できなくなるほど大
きくなるという問題があった。
【0006】また、CAMを大容量化すると、格納デー
タの数が増大し、データ線(ビット線やビットバー線)
に接続されるメモリセルの数が増大し、データ線が長大
になり、データ線に加わる負荷が増大する結果となる。
このため、大容量CAMの検索動作が遅くなるという問
題も生じていた。さらに、大容量CAMでは、格納デー
タのワード長が一般のメモリの格納データのワード長よ
りも長くなる場合もあり、ピーク電流や消費電力の増大
に加え、検索速度の低下を招いていた。
【0007】このため、CAMでも通常のメモリでも大
容量メモリでは、全メモリエリアをいくつかの小単位の
メモリブロックに分割することがよく行われている。大
容量メモリでは、これによって各メモリブロックに格納
される格納データの数が少なくなり、従ってメモリセル
の数が少なくなり、データ線(ビット線)が短くなり、
かつこれに連なる負荷も小さくなる。このため、大容量
メモリでも、アクセスの速度(読み出し(リード)、書
き込み(ライト)、検索)は速くなる。しかしながら、
ブロック分割したCAMであっても、全ブロックをこの
ままで検索したのでは、アクセス速度は速くても、メモ
リチップ全体のピーク電流や消費電力は小さくならず、
無視できなくなるほど大きくなってしまうという問題が
あった。
【0008】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、大容量データに対する高速処理を必要とするブ
ロック分割した連想メモリであって、消費電力の低減を
図ることのできる連想メモリを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、大容量連想メモリの検索動作時のピー
ク電流や消費電力の低減について鋭意研究した結果、大
容量連想メモリを複数のメモリブロックにブロック分割
すると、現実的に検索しても仕方のないメモリブロック
が存在し、検索に必要なメモリブロックを特定すること
が可能であることおよびメモリブロックへの格納データ
の書き込みを工夫すれば、検索データによって一致デー
タが存在するメモリブロックの特定が容易であることを
知見し、本発明に至ったものである。
【0010】すなわち、本発明は、ブロック分割された
複数のメモリブロックを持つ連想メモリであって、検索
データに対し前記メモリブロックを特定する手段を持
ち、前記特定手段により特定されたメモリブロックに対
してのみ検索動作をおこなわしめるよう構成したことを
特徴とする連想メモリを提供するものである。
【0011】ここで、第1の実施態様では、前記特定手
段が、外部から与えられたブロック選択信号を保持する
ブロック選択フラグレジスタと、このブロック選択フラ
グレジスタに保持されているブロック選択信号に応じて
前記メモリブロックを選択し、当該メモリブロックを構
成する複数のメモリセルのビット線およびビットバー線
を制御するビット線制御回路とを有するのが好ましい。
【0012】また、前記検索データにはブロックデコー
ド用データが付加されており、前記特定手段が、前記ブ
ロックデコード用データが付加された検索データが外部
から入力された時、このブロックデコード用データをデ
コードしてブロック選択信号を発生させるデコーダと、
このデコーダによって発生されたブロック選択信号に応
じて前記メモリブロックを選択し、当該メモリブロック
を構成する複数のメモリセルのビット線およびビットバ
ー線を制御するビット線制御回路とを有するのが好まし
く、前記特定手段は、さらに前記デコーダによってデコ
ードされたブロック選択信号を一時的に保持するブロッ
ク選択フラグレジスタを有するのが好ましい。
【0013】また、第2の実施態様では、前記検索デー
タは、その一部に所定ビットのプリサーチデータを有
し、前記メモリブロックは、各メモリブロック毎に前記
プリサーチデータに対応する位置の所定ビットが少なく
とも一致する格納データが格納され、前記特定手段は、
プリサーチ時に、前記検索データのプリサーチデータの
みをプリサーチしてブロック選択信号を発生するプリサ
ーチ手段と、このプリサーチ手段により発生されたブロ
ック選択信号を一時的に保持するブロック選択レジスタ
と、本サーチ時にブロック選択レジスタに保持されてい
るブロック選択信号に応じて前記メモリブロックを選択
し、当該メモリブロックを構成する複数のメモリセルの
一部または全部のビット線およびビットバー線を制御す
るビット線制御回路とを有するのが好ましい。
【0014】また、第3の実施態様では、前記特定手段
が、所定時間間隔で連続してブロック選択信号を発生す
る手段と、この発生手段によって発生されたブロック選
択信号に応じて前記メモリブロックを選択し、当該メモ
リブロックを構成する複数のメモリセルのビット線およ
びビットバー線を制御するビット線制御回路とを有する
のが好ましく、前記ブロック選択信号発生手段が、シフ
トレジスタまたは各々のメモリブロックのビット線制御
回路の間に設けられる遅延回路であるのが好ましい。
【0015】
【発明の作用】本発明の連想メモリにおいては、大容量
のCAMメモリをブロック分割することにより各メモリ
ブロックのビット線が短くなり、負荷が小さくなるとと
もに、メモリブロック特定の前処理を行った上で、特定
手段により特定されたメモリブロックのみで検索動作を
行わせることができるので、検索に要する消費電力を低
減できる。例えば、本発明のCAMでは、16ブロック
あるうち1ブロックのみ検索を行うことにより、消費電
力をおおまかにいって16分の1で済ますことがでる。
ここで、メモリブロックを特定するためのブロック特定
の前処理は、第1の実施態様では外部から直接または外
部から検索データとは別に与えられたブロックデコード
用データをデコーダによりデコードして、第2の実施態
様では検索データの一部をプリサーチして、第3の態様
ではシフトレジスタや遅延回路により自走的に順次、検
索の必要のあるメモリブロックを特定するためのブロッ
ク選択信号を発生させ、必要に応じてブロック選択フラ
グレジスタに一時的に保持させるものである。このた
め、このブロック特定の前処理は、消費電力を小さくで
きる。
【0016】また、こうして得られたブロック選択信号
により、特定(選択)されたメモリブロックのみを活性
化し、ビット線制御回路によって当該ブロックの各メモ
リセルのビット線またはビットバー線(データ線)を活
性化するので、チップ全体の全メモリブロックを同時に
検索する従来の連想メモリに比べて消費電力を低減する
ことができる。なお、本発明の第1および第2の態様で
は、ブロック選択信号は、検索データと一致する格納デ
ータが存在する可能性のあるメモリブロックにはすべて
ほぼ同時に発生するので、これらのブロックは同時に検
索され、従って検索速度の低下を招くことなく、消費電
力の低減が図れる。また、本発明の第3の態様では、消
費電力を低く抑えたまま、全メモリブロックを自走的に
順次検索することが可能である。
【0017】
【実施例】以下に、本発明に係る連想メモリを添付の図
面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明の連想メモリの第1の実施
態様の一実施例の全体構成図である。同図に示すよう
に、連想メモリ(CAM)10は、(n+1)個にブロ
ック分割された(n+1)個のメモリブロック12と、
各メモリブロック12に対して設けられる(n+1)個
のビット線制御回路14、ブロック選択信号出力手段1
6とを有する。1つのメモリブロック12は、図示例で
はワード長mビットのデータが多数書き込まれ、記憶さ
れるものである。各々のビット線制御回路14とメモリ
ブロック12は各m本のビット線(およびビットバー
線)13によって接続され、各ビット線制御回路14に
は、ブロック選択信号出力手段16から各々ブロックイ
ネーブル信号線15と、m本の検索データ線17と制御
信号線18とが接続される。
【0019】ビット線制御回路14の一実施例を図2に
示す。ここで、ビット線制御回路14は、m本の検索デ
ータ線17の各々に対して設けられるビット線制御ユニ
ット(駆動ユニット)140 〜14m-1 を有し、代表的
にユニット140 を説明すると、このユニット140
ブロックイネーブル信号線15および制御信号線18を
入力するAND回路19と、このAND回路19の出力
およびm本の検索データ線17のうちの170 を入力す
るAND回路20と、AND回路19の出力および検索
データ線170 の反転データを入力とするAND回路2
1と、AND回路20および21の各出力を入力とする
トライステートバッファ22および23と、トライステ
ートバッファ22、23の各制御端子に接続される制御
信号線24とを有する。
【0020】ここで、ブロックイネーブル信号線15
は、ブロック選択信号出力手段16からビット線制御回
路14にブロックイネーブル信号を伝送するためのもの
であり、このブロックイネーブル信号がブロック選択信
号(“1”)である時には、当該メモリブロック12が
検索対象であり、“0”である時には検索対象ではない
ことを示す。m本の検索データ線17はmビットの検索
データの各々のビットデータを入力するためのものであ
る。また制御信号線18および24は、検索タイミング
を制御するクロックを入力するためのもので、例えば、
検索タイミングでは“1”、非検索タイミングでは
“0”となるものとする。
【0021】なお、ブロックイネーブル信号が“1”
(ブロック選択信号)である時、制御信号線18の制御
信号が“1”(検索タイミング)になると、例えば、ユ
ニット14m-1 のAND回路19の出力は“1”となる
ので、検索データ線(m−1)17が“1”であればA
ND回路20の出力は“1”、AND回路21の出力は
その反転データ“0”となる。この時、制御信号線24
の制御信号も“1”であるので、トライステートバッフ
ァ22、23の出力、すなわちビット線bm-1 、ビット
バー線 ̄bm-1 はそれぞれ“1”、“0”となる。もち
ろん、検索データ線(m−1)17が“0”であれば、
(bm-1 、 ̄bm-1 )は(0、1)となる。これに対
し、ブロックイネーブル信号が“0”の場合には、AN
D回路19の出力が“0”となるので制御信号線18の
制御信号および検索データ線17のビットデータ信号に
よらず、AND回路20、21の出力が“0”となる。
従って、(bm-1 、 ̄bm-1 )は(0、0)となり、検
索においてはドントケア(don’t care)、す
なわち検索をしない状態となる。
【0022】なお、トライステートバッファ22、23
の出力は、それぞれビット線13b 0 、ビットバー線1
3 ̄b0 に接続される。トライステートバッファ22、
23は、連想メモリ10の格納データの検索データとの
一致検索ではなく、一般のメモリのようにアドレスを指
定して格納データを読み出す時、ハイインピーダンス状
態となって、ビット線制御ユニット140 〜14m-1
ビット線およびビットバー線b0 、 ̄b0 、〜bm-1
 ̄bm-1 との電気的接続を断つ働きももつ。
【0023】ビット線b0 およびビットバー線 ̄b0
はメモリブロック12内の2ビット1組のメモリセル2
6が接続され、メモリセル26の出力は一致検索線28
に接続される。ここで本発明に用いられるメモリセル2
6は、特に制限的ではなく、従来公知のメモリセルを用
いることができる。本発明に用いられるメモリセル26
の一実施例が図3に示される。メモリセル26は、ビッ
ト線b0 およびビットバー線 ̄b0 にそれぞれ接続され
る2組のトランジスタ(FET)27a、28bおよび
28a、28bと、このFET27aと27bとの間に
接続されるラッチ29と、FET27a,27bの各々
のゲートが接続されるワード線30と、一致検索線28
を接地する接地トランジスタ(FET)31とを有す
る。ここで、FET27aと2個のインバータからなる
ラッチ29との接続端はFET28bのゲートに、FE
T28aとラッチ29との接続端はFET28aのゲー
トに、FET28aと28bとの接続端は接地トランジ
スタ31のゲートに接続されており、一致検索線28は
抵抗28aを介して所定の電源に接続される。
【0024】ラッチ29に保持されているデータとデー
タ線(ビット線b0 、ビットバー線 ̄b0 )13に加え
られている検索データの所定1ビットが一致している場
合には接地トランジスタ31のゲートはL(ロウ)レベ
ルとなり、接地トランジスタ31はオンしないので、一
致検索線28の電位を変化させない。一方、不一致の場
合には接地トランジスタ31のゲートはH(ハイ)レベ
ルとなり、接地トランジスタ31がオンして、一致検索
線28の電位を変化させる働きをする。こうして一致検
索線28に接続されたmビットのメモリセル26のう
ち、1つでも不一致があれば、一致検索線28の電位が
変化して不一致が検出される。なお、ビット線b0 とビ
ットバー線 ̄b0 をともに“0”にした場合は、ラッチ
29の状態によらず接地トランジスタ31のゲートはL
(ロウ)レベルとなり、接地トランジスタ31はオンし
ないので、一致検索線28の電位を変化させない。これ
によってビット単位のドントケアが実現できる。
【0025】ブロック選択信号出力手段16は、図1に
示す例では、各々のビット線制御回路14と接続するブ
ロックイネーブルフラグレジスタ32とこれらに接続さ
れるデコーダ34とを有している。図1に示す連想メモ
リ10は、図4に示すようにmビットの検索データに加
えてkビットのブロックデコード用データ(ブロック選
択データ)を検索に用いるもので、(k+m)ビットデ
ータを外部から入力し、kビットのブロック選択データ
はブロック選択信号出力手段16に入力され、mビット
の検索データは各ビット毎にm本の検索データ線17を
通ってビット線制御回路14に入力される。
【0026】ここで、ブロック選択信号出力手段16に
入力されたkビットのブロック選択データはデコーダ3
4に入力され、デコーダ34は、kビットのブロック選
択データをデコードして検索すべきメモリブロック12
に対してブロック選択信号を発生し、対応するブロック
イネーブルフラグレジスタ32に入力される。なお、デ
コーダ34によって生成されるブロック選択信号が複数
ある場合には、複数のフラグレジスタ32にブロック選
択信号が入力される。ここで、ブロックイネーブルフラ
グレジスタ32に一時的に保持されるブロックイネーブ
ル信号がブロック選択信号、すなわち“1”である場合
には、対応するメモリブロック12が検索対象として選
択されていることを示し、“0”である場合には、検索
対象ではなく、選択されていないことを示す。
【0027】ブロックイネーブル信号が“0”の場合に
は、例えば、図2に示すビット線制御回路14のユニッ
ト14m-1 を代表例として説明すると、検索データ線1
7に加えられている検索データおよび制御信号線18の
制御信号によらずAND回路19、20、21の出力は
“0”となり、ビット線bm-1 およびビットバー線 ̄b
m-1 の両方とも“0”となる。すなわち、ビット線制御
回路14の全ユニット140 〜14m-1 のすべてのビッ
ト線bおよびビットバー線 ̄bは“0”となる。すなわ
ち、上述したように制御信号によらず常に(b, ̄b)
=(0,0)となる。従って、図3に示すメモリセル2
6から明らかなように、検索動作においてはドントケア
の状態になり、回路的には、メモリセル26内の各構成
素子の状態が変化しないので、一致検索線28には電流
が流れない。これに対し、ブロックイネーブル信号が
“1”の場合には、ビット線制御回路14は、検索デー
タ線17ビットデータを制御信号線18にタイミング制
御されてビット線およびビットバー線13に伝送し、こ
のメモリブロック12では検索データの一致検索動作が
行われる。
【0028】本発明に用いられるデコーダ34は、特
に、制限的ではなく、ブロックデコード用データに応じ
て種々の従来公知のデコーダを用いることができるが、
ブロックデコード用データのビット数kが2ビットであ
る場合のデコーダ34の一実施例を図5に示す。同図に
示すようにデコーダ34は、ブロック選択信号線B0
びB1 にそれぞれ接続される4つのAND回路360
361 、362 および363 からなる。AND回路36
0 はメモリブロック12(0)のブロックイネーブル信
号をデコード出力するもので、AND回路360 には両
信号線B0 およびB1 の反転信号が入力され、信号線
(B0 ,B1 )が(0,0)のとき、ブロックイネーブ
ル信号線15にはブロックイネーブル信号としてブロッ
ク選択信号(“1”)が出力され、信号線(B0
1 )が(0,0)以外の時ブロック非選択信号
(“0”)が出力される。同様に、AND回路361
は信号線B0 の反転信号が、AND回路362 には信号
線B1 の反転信号が入力され、AND回路361 、36
2 および363 は、それぞれメモリセル12(1)、
(2)および(3)のブロックイネーブル信号をデコー
ドするためのもので、信号線(B0 、B1 )がそれぞれ
(0,1)、(1,0)および(1,1)の時のみブロ
ック選択信号(“1”)を出力し、これ以外の時にはブ
ロック非選択信号線(“0”)を出力する。
【0029】ブロックイネーブルフラグレジスタ32
は、ブロックイネーブル信号、すなわちブロック選択信
号(“1”)またはブロック非選択信号(“0”)を一
時的に保持するもので、特に制限的ではなく、従来公知
のレジスタを用いることができる。なお、図1に示す例
では、ブロック選択信号出力手段16は、デコーダ34
とフラグレジスタ32とを有しているが、本発明はこれ
に限定されず、フラグレジスタ32を設けず、デコーダ
34の出力を直接ビット線制御回路14に入力してもよ
いし、デコーダ34を設けず、ブロックイネーブルフラ
グレジスタ32に外部から直接ブロックイネーブル信号
を入力してもよい。
【0030】本発明の第1の実施態様では、図4に示す
ようにmビットの検索データにkビットのブロックデコ
ード用データを付加したデータを入力データとし、ブロ
ックデコード用データをデコーダ34でデコードして検
索対象メモリブロック12を特定しているけれども、本
発明はこれに限定されず、検索データの一部、例えば上
位または下位あるいは所定位置のkビットをブロックデ
コード用データとして用いるようにしてもよい。この場
合にはメモリブロック12の各々に格納される格納デー
タを分類し、再配列して格納データのうちブロックデコ
ード用データとして用いる位置に相当するkビットが同
一の格納データを揃えて各々のメモリブロック12に格
納しておくのが好ましい。図6に上位2ビットをブロッ
クデコード用データとして用いることができるように格
納データが上位2ビットを揃えて格納された4つのメモ
リブロック12(0)、12(1)、12(2)、12
(3)を示す。本発明の連想メモリの第1の実施態様は
基本的に以上のように構成される。
【0031】次に、本発明の連想メモリの第2の実施態
様の一実施例を図7に示す。図7に示す連想メモリ40
は、検索対象メモリブロックを特定するためにメモリブ
ロック12の格納データの一部のLビットをプリサーチ
するもので、各々のメモリブロック12に対してそれぞ
れブロックプリサーチ回路42が設けられ、各ブロック
プリサーチ回路42には、入力側においてそれぞれ、m
本の検索データ線17と、制御信号線18および43と
が接続され、出力側は2m本のデータ線(m本のビット
線およびm本のビットバー線)13が接続され、データ
線13はメモリブロック12に接続される。連想メモリ
40においては、図8に示すようにmビットの検索デー
タのうち、一部、例えば、上位、下位または所定位置の
Lビット、図示例では上位Lビットをプリサーチデータ
として用いるものである。このため、連想メモリ40の
各々のメモリブロック12には、図6に示すように格納
データの一部、例えば図示例では上位2ビットのデータ
を揃え、プリサーチ用データとして用いるようにしてお
くのが好ましい。
【0032】図9に、ブロックプリサーチ回路42の一
実施例を示す。同図に示すブロックプリサーチ回路42
は、mビットの検索データのうち上位2ビットをプリサ
ーチデータとして用いるものであるが、本発明はこれに
限定されないことはいうまでもない。ブロックプリサー
チ回路42は、プリサーチ回路44と、プリサーチ結果
レジスタ46と、ビット線制御回路48とを有してい
る。
【0033】プリサーチ回路44は、検索データの上位
2ビットの検索データ線17m-1 および17m-2 に対応
して設けられるプリサーチユニット44m-1 および44
m-2からなり、代表的なユニット44m-1 を説明する
と、制御信号線43と、検索データ線17m-1 およびそ
の反転入力とを入力とするAND回路20および21
と、その制御端子が共に制御信号線45に接続され、そ
れぞれAND回路20、21の各出力を入力とするトラ
イステートバッファ22、23と、トライステートバッ
ファ22、23の各出力に接続されるプリサーチデータ
線(プリサーチビット線およびビットバー線)47(4
n および47r )と、プリサーチビット線47n とプ
リサーチビットバー線47r との間に設けられるプリサ
ーチ用メモリセル49と、これらのメモリセル49に接
続されるプリサーチ一致検索線50と、ブロックプリサ
ーチ回路44とメモリブロック12との間に設けられる
データ線13(ビット線bm-1 とビットバー線 ̄
m-1 )とプリサーチデータ線47(プリサーチビット
線47n とプリサーチビットバー線47r )との間にそ
れぞれ設けられ、各々制御信号線51によって制御され
るトランジスタ(FET)52とを有する。
【0034】プリサーチ回路44のプリサーチ一致検索
線50の一端は抵抗を介して所定の電源に接続される
が、他端はプリサーチ結果レジスタ46に接続され、レ
ジスタ46はブロックイネーブル信号線15によってビ
ット線制御回路48に接続される。ここでレジスタ46
は、図1に示すブロックイネーブルフラグレジスタ32
と同様に機能するものである。またビット線制御回路4
8は、メモリブロック12内の2m本のデータ線(m本
のビット線およびm本のビットバー線)を制御するもの
で、少なくとも上位2ビットの各2本のデータ線(b
m-1 、 ̄bm-1 、b m-2 、 ̄bm-2 )を除き、図2に示
すビット線制御回路14と同様の構成を有するので、詳
細な図示および説明は省略する。上位2ビットの4本の
データ線(b m-1 、 ̄bm-1 、bm-2 、 ̄bm-2 )に、
ビット線制御回路14から各々制御信号線53によって
制御されるトランジスタ(FET)54を介して4本の
出力線が接続される。なお、プリサーチ一致検索線50
およびメモリブロック12内の一致検索線28は図示し
ないが接地トランジスタが接続されている。
【0035】図7および9に示す連想メモリ10および
ブロックプリサーチ回路42において、メモリブロック
12へのデータ格納時に予め各メモリブロック毎に上位
2ビットで分類して格納しておき、さらにその分類に応
じた2ビットをプリサーチ用メモリセルにも格納してお
く。ここで、上位2ビットが同一であるメモリブロック
12は1個に限定されず、複数個あってもよいことはも
ちろんである。
【0036】制御信号線43(B)および45(C)を
アクティブにして全メモリブロック12(0〜n)に対
してmビット検索データの上位2ビットのプリサーチ用
データを用いてプリサーチを行ない、プリサーチ一致検
索線50の電位変化(変化および無変化)によってプリ
サーチ結果をプリサーチ結果レジスタ46に格納する。
この時、制御信号線18(A)は非アクティブとし、ビ
ット線制御回路48は動作させない。また制御信号線5
1(E)の信号によって4つのFET52をオフして、
上位2ビット分の4本のプリサーチデータ線47と4本
データ線13との各々の接続を切り離す。プリサーチの
結果、プリサーチ用データとプリサーチ用メモリセル4
9に格納されている格納データの上位2ビットが一致し
ているメモリブロック12においてのみ、プリサーチ一
致検索線50の電位が変化せず、プリサーチ結果レジス
タ46にブロック選択信号“1”が入力され、ブロック
選択信号“1”を一時的に保持する。プリサーチ結果レ
ジスタ46にブロック選択信号“1”が立っているメモ
リブロック12は複数個あってもよい。
【0037】次いで、制御信号線18(A)をアクティ
ブにすることによって本サーチを実行する。この時制御
信号線43(B)および45(C)によって上位2ビッ
トがドントケア(don’t care)の状態になる
ように、すなわち、4本のデータ線13(bm-1 、 ̄b
m-1 、bm-2 、 ̄bm-2 )が全て“0”になるように設
定するとともに、制御信号線53(D)によって4つの
FET54をオフしてさらに制御信号線51(E)によ
ってFET52はオンすることによって、上位2ビット
には検索が行われないようにする。こうして、本サーチ
の検索動作はプリサーチで検索データの上位2ビットが
一致し、プリサーチ結果レジスタ46にブロック選択信
号“1”が立っている1個または複数個のメモリブロッ
ク12にのみに対してかつ検索データの下位m−2ビッ
トのみに対して行われる。なお、レジスタ46にブロッ
ク非選択信号“0”が保持されているメモリブロックに
は検索されないことはもちろんである。従って、本サー
チ時のピーク電流を低減することができ、低消費電力化
することができる。
【0038】上述した例では、制御信号線43(B)、
45(C)によって上位2ビットの4本のデータ線をす
べて“0”にしているが、制御信号線51(E)によっ
て4つのFET52を全てオフし、制御信号線53
(D)によって4つのFET54をオンすることによ
り、ビット線制御回路14からの上位2ビットの4本の
データ線への出力をすベて“0”にするようにしてもよ
い。また、図示例では、プリサーチ用メモリセル49に
格納データの同一の上位2ビットを格納させ、これをプ
リサーチするように構成されているが、プリサーチ用メ
モリセル49を設けずに、直接メモリブロック12の格
納データの上位2ビットをプリサーチするようにしても
よいことはもちろんである。
【0039】さらに、本発明のブロックプリサーチ回路
42は、上述した例に限定されず、以下のような種々の
変形例が可能である。例えば、制御信号線53(D)に
よって下位m−2ビットだけではなく、上位2ビットも
含め全ビットを検索対象とすることも可能である。ま
た、プリサーチ結果レジスタ46にブロック選択信号
(“1”)やブロック非選択信号(“0”)などのブロ
ックイネーブル信号を外部からダイレクトセットするこ
とにより、所定メモリブロックにあるいは全メモリブロ
ック12を同時に検索することも可能である。検索速度
が求められる時は消費電力が大となるが全メモリブロッ
ク12を同時に検索し、検索速度よりも低ピーク電流や
低消費電力が求められる場合には、プリサーチしてある
いはダイレクトセットして一部のメモリブロック12を
検索するようにしてもよい。
【0040】また、本発明においては、プリサーチ時に
マスク検索を行うこともできる。このマスクプリサーチ
を行うことにより、複数メモリブロック12の同時検索
を行うようにしてもよい。さらに、検索データの全ビッ
ト、すなわちmビットをプリサーチ用データ(L=m)
とすることも可能であり、この場合には、マスク検索な
どを組み合わせて用いることにより、mビット以下の任
意のビットを用いてプリサーチを行うこともできる。本
発明の連想メモリの第2の実施態様は基本時に以上のよ
うに構成される。
【0041】次に、本発明の連想メモリの第3の実施態
様について説明する。図10に示す連想メモリ60は、
図1に示す連想メモリ10のブロックイネーブルフラグ
レジスタ32およびデコーダ34からなるブロック選択
信号出力手段16の代わりにn+1ビットシフトレジス
タ62を用いるもので、シフトレジスタ62のクロック
端子CLKに応じてブロック選択信号“1”を順次次の
メモリブロック12のビット線制御回路14に接続され
たブロックイネーブル信号線15に出力するものであ
る。従って、連想メモリ60においては、全メモリブロ
ック12に対してメモリブロック12(0)からメモリ
ブロック12(n)まで順次連続的に検索動作を行うも
のである。
【0042】ここで、シフトレジスタ62のブロック選
択信号“1”の出力が次のメモリブロック12にシフト
する時間間隔、すなわちクロック端子CLKの時間間隔
は、特に制限的ではなく、前のメモリブロック12の検
索開始から検索動作が完全に終了するまでの時間であっ
てもよいし、これより長くても短くてもよい。シフト時
間間隔が短い場合はメモリブロック12内の検索が終了
するまでブロック選択信号“1”がブロックイネーブル
信号線15から出力されるようにビット線制御回路14
を構成し、複数のメモリブロック12を同時に検索する
ことも可能である。なお、シフトレジスタ62は、特に
限定的ではなく従来公知のシフトレジスタを用いること
ができる。
【0043】図11に示す連想メモリ64は、ブロック
選択信号出力手段として図10に示すシフトレジスタ6
2の代わりに、隣り合うメモリブロック12のビット線
制御回路14の間に遅延回路66を設け、前段のビット
線制御回路14から出力されるブロック選択信号“1”
を所定遅延時間だけ遅延させて後段のビット線制御回路
14に出力し、順次全メモリブロック12について連続
的かつ自走的に検索するものである。この遅延回路66
の遅延時間も、シフトレジスタ62のシフト時間間隔と
全く同様に、特に制限的ではなく、前段の検索終了後、
後段の検索が開始される時間であっても、複数のメモリ
セル12が同時に検索される時間であってもよい。ま
た、遅延回路66も特に制限的ではなく、従来公知の遅
延回路はいずれも適用可能である。なお、本実施態様の
連想メモリ60および64は、全メモリブロック12を
順次自走的に特定し、検索を行うものであるので、検索
スピードは遅くなるが同時に検索されるメモリブロック
12は、1個または一部の複数個のメモリブロック12
であるので、低消費電力化が図れる。本発明の連想メモ
リの第3の実施態様は、基本的に以上のように構成され
る。
【0044】本発明に係る連想メモリは以上のように構
成されるが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において、改良並びに設計の変更が可
能なことはもちろんである。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、メモリをブロック化
し、かつ検索動作が行われるメモリブロックを特定手段
によって特定することによって、同時に動作する回路を
減らすことができるので、ピーク電流を低減することが
でき、低消費電力化を図ることができる。ここで、本発
明の連想メモリの第1および第2の実施態様では、特定
手段によって特定された一部のメモリブロックのみを検
索することが可能であるので、低消費電力化が図れると
ともに検索の高速処理が可能となる。また、本発明の第
3の実施態様では、低消費電力化を図りながら全メモリ
ブロックの検索を容易かつ簡単で低コストの回路構成で
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る連想メモリの一実施例の全体構
成図である。
【図2】 図1に示す連想メモリに用いられるビット線
制御回路の一実施例の構成回路図である。
【図3】 本発明に係る連想メモリに用いられるメモリ
セルの一実施例の構成回路図である。
【図4】 図1に示す連想メモリに適用される検索デー
タの一例の説明図である。
【図5】 図1に示す連想メモリに用いられるデコード
回路の一実施例の構成回路図である。
【図6】 本発明の連想メモリのメモリブロックの格納
データの一例の説明図である。
【図7】 本発明に係る連想メモリの別の実施例の全体
構成図である。
【図8】 図7に示す連想メモリに適用される検索デー
タの一例の説明図である。
【図9】 図7に示す連想メモリに用いられるブロック
プリサーチ回路の一実施例の構成回路図である。
【図10】 本発明に係る連想メモリの別の実施例の全
体構成図である。
【図11】 本発明に係る連想メモリの別の実施例の全
体構成図である。
【図12】 (a)および(b)は、それぞれ、一般の
メモリおよび従来の連想メモリの検索動作を説明する説
明図である。
【符号の説明】
10,40,60,64 連想メモリ(CAM) 12,12(0),12(1),12(2),12
(3) メモリブロック 13 データ線(ビット線およびビットバー線) 14,48 ビット線制御回路 140 ,14m-1 ビット線制御ユニット 15 ブロックイネーブル信号線 16 ブロック選択信号出力手段 17 検索データ線 18,24,43,51,53 制御信号線 19,20,21 AND回路 22,23 トライステートバッファ 26 メモリセル 27a,27b,28a,28b,52,54 トラン
ジスタ(FET) 28 一致検索線 29 ラッチ 30 ワード線 31 接地トランジスタ(FET) 32 ブロックイネーブルフラグレジスタ 34 デコーダ 35 ブロック選択信号線 360 ,361 ,362 ,363 AND回路 42 ブロックプリサーチ回路 44 プリサーチ回路 46 プリサーチ結果レジスタ 47 プリサーチデータ線(プリサーチビット線および
プリサーチビットバー線) 49 プリサーチ用メモリセル 50 プリサーチ一致検索線 62 シフトレジスタ 64 遅延回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブロック分割された複数のメモリブロック
    を持つ連想メモリであって、検索データに対し前記メモ
    リブロックを特定する手段を持ち、前記特定手段により
    特定されたメモリブロックに対してのみ検索動作をおこ
    なわしめるよう構成したことを特徴とする連想メモリ。
  2. 【請求項2】前記特定手段が、外部から与えられたブロ
    ック選択信号を保持するブロック選択フラグレジスタ
    と、このブロック選択フラグレジスタに保持されている
    ブロック選択信号に応じて前記メモリブロックを選択
    し、当該メモリブロックを構成する複数のメモリセルの
    ビット線およびビットバー線を制御するビット線制御回
    路とを有する請求項1に記載の連想メモリ。
  3. 【請求項3】前記検索データにはブロックデコード用デ
    ータが付加されており、前記特定手段が、前記ブロック
    デコード用データが付加された検索データが外部から入
    力された時、このブロックデコード用データをデコード
    してブロック選択信号を発生させるデコーダと、このデ
    コーダによって発生されたブロック選択信号に応じて前
    記メモリブロックを選択し、当該メモリブロックを構成
    する複数のメモリセルのビット線およびビットバー線を
    制御するビット線制御回路とを有する請求項1に記載の
    連想メモリ。
  4. 【請求項4】前記特定手段は、さらに前記デコーダによ
    ってデコードされたブロック選択信号を一時的に保持す
    るブロック選択フラグレジスタを有する請求項3に記載
    の連想メモリ。
  5. 【請求項5】前記検索データは、その一部に所定ビット
    のプリサーチデータを有し、 前記メモリブロックは、各メモリブロック毎に前記プリ
    サーチデータに対応する位置の所定ビットが少なくとも
    一致する格納データが格納され、 前記特定手段は、プリサーチ時に、前記検索データのプ
    リサーチデータのみをプリサーチしてブロック選択信号
    を発生するプリサーチ手段と、このプリサーチ手段によ
    り発生されたブロック選択信号を一時的に保持するブロ
    ック選択レジスタと、本サーチ時にブロック選択レジス
    タに保持されているブロック選択信号に応じて前記メモ
    リブロックを選択し、当該メモリブロックを構成する複
    数のメモリセルの一部または全部のビット線およびビッ
    トバー線を制御するビット線制御回路とを有する請求項
    1に記載の連想メモリ。
  6. 【請求項6】前記特定手段が、所定時間間隔で連続して
    ブロック選択信号を発生する手段と、この発生手段によ
    って発生されたブロック選択信号に応じて前記メモリブ
    ロックを選択し、当該メモリブロックを構成する複数の
    メモリセルのビット線およびビットバー線を制御するビ
    ット線制御回路とを有する請求項1に記載の連想メモ
    リ。
  7. 【請求項7】前記ブロック選択信号発生手段が、シフト
    レジスタである請求項6に記載の連想メモリ。
  8. 【請求項8】前記ブロック選択信号発生手段が、各々の
    メモリブロックのビット線制御回路の間に設けられる遅
    延回路である請求項6に記載の連想メモリ。
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