JPH0676583A - 内容番地付記憶装置および一致ワード不要化方法 - Google Patents

内容番地付記憶装置および一致ワード不要化方法

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JPH0676583A
JPH0676583A JP5118209A JP11820993A JPH0676583A JP H0676583 A JPH0676583 A JP H0676583A JP 5118209 A JP5118209 A JP 5118209A JP 11820993 A JP11820993 A JP 11820993A JP H0676583 A JPH0676583 A JP H0676583A
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line
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JP5118209A
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Takeshi Hamamoto
武史 濱本
Narihito Yamagata
整人 山形
Masaaki Mihara
雅章 三原
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は複雑な制御を行なうことなく、一
致ワードを同時に並列的に不要化できるような内容番地
付け記憶装置および一致ワード不要化方法を提供するこ
とを主要な特徴とする。 【構成】 検索モードにおいてメモリセルアレイ2に対
して検索を行ない、検索結果を論理機能付応答レジスタ
30に転送して保持する。メモリセルアレイ2をマスク
し、フラグビット列12を0でマスク検索、すなわちガ
ベージコレクションを行ない、その結果以前からの不要
ワードと、新たに不要化するワードとのORをとり、論
理機能付応答レジスタ30に保持し、さらにフラグビッ
ト列12への転送機能を用いて、論理機能付応答レジス
タ30内の不要ワード情報をフラグビット列12に一度
に並列に転送することによって、複数の一致ワードの不
要化を並列的に行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は内容番地付記憶装置お
よび一致ワード不要化方法に関する。より特定的には、
この発明は、与えられた検索データに基づいて検索動作
を行ない、特定のワードを指定するような連想メモリ
(Content Addressable Memo
ry:CAM)のような内容番地付記憶装置およびその
一致ワード不要化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図21は従来のCAMを用いたキャッシ
ュシステムの全体の構成を示すブロック図である。図2
1において、メインメモリ101およびキャッシュメモ
リ103がデータバス104およびアドレスバス105
を介してCPU106に接続されている。メインメモリ
101としては、ダイナミックRAMまたは磁気ディス
ク装置が用いられる。磁気ディスク装置は、アクセスタ
イムが比較的遅いが、大容量を有し、安価である。一
方、キャッシュメモリ103としては、CAMが用いら
れる。CAMは、小容量であるが、アクセスタイムが速
いという特徴がある。キャッシュメモリ103は、メイ
ンメモリ101のアクセスタイムを短縮するために用い
られる。メインメモリ101に記憶されるデータのう
ち、アクセス頻度が高いデータがそのアドレスとともに
キャッシュメモリ103に記憶される。キャッシュメモ
リ103の書込および比較動作は、メモリコントローラ
102によって制御される。
【0003】上述のように構成されたキャッシュシステ
ムにおいて、CPU106によるメインメモリ101の
アクセスに先立って、キャッシュメモリ103がアクセ
スされる。すなわち、CPU106からアドレスバス1
05にアドレス信号が出力されると、キャッシュメモリ
103がメモリコントローラ102により制御され、そ
のアドレス信号に対応するアドレスがキャッシュメモリ
103に記憶されているか否かがチェックされる。その
対応するアドレスがキャッシュメモリ103に記憶され
ていると、キャッシュメモリ103からヒット信号が出
力され、メモリコントローラ102に与えられる。ヒッ
ト信号がメモリコントローラ102からCPU106に
与えられると、キャッシュメモリ103においてそのア
ドレスが記憶されている領域に対応する領域からデータ
が読出される。もし、CPU106から出力されたアド
レス信号に対応するアドレスがキャッシュメモリ103
に記憶されていないならば、ヒット信号は与えられず、
メインメモリ101がアクセスされる。
【0004】上述のキャッシュメモリ103は、複数の
内容番地付メモリセル(以下、CAMセルと呼ぶ)によ
り構成されている。このCAMセルは、通常の書込およ
び読出機能の他に、メモリセルに蓄えられている記憶デ
ータと外部から与えられる検索データとを照合し、それ
らが一致しているか否かを検出する一致検索機能をも有
している。
【0005】CAMの基本機能は、通常のメモリとは逆
に参照データを入力し、その参照データと一致したデー
タが記憶されているワードのアドレスを出力するもので
ある。一般に、CAMの検索動作時には、メモリアレイ
内のすべてのワードが一致検索動作に参加するとは限ら
ない。すなわち、CAMのメモリアレイ内には検索対象
にならない不要ワードが存在する。このような不要ワー
ドの管理のことをガベージコレクションという。
【0006】従来より、このガベージコレクションを行
なうために、各ワードに対応してフラグビットを設ける
ことが行なわれている。すなわち、たとえばフラグビッ
トが“0”であれば、対応するワードは一致検索に参加
する。また、フラグビットが“1”であれば、対応する
ワードは一致検索に参加しない。このようなフラグビッ
トとして各ワードに対応してフラグビット専用のレジス
タを取付ける場合もあるが、さらにCAMの構造をより
簡単化するために、フラグビットとしてメモリアレイを
構成するCAMセルを用いる方法も行なわれている。そ
の1つとして、次のような興味ある先行例が報告されて
いる。
【0007】図22は特開平1−223697号公報
(USP4,975,873)に開示されたCAMの一
例を示すブロック図である。図22を参照して、CAM
は、メモリセルアレイ2と、読出/書込制御部1と、フ
ラグビット列12と、フラグビット制御部11とを含
む。メモリセルアレイ2はデータの読出と書込とを行な
い、読出/書込制御部1はメモリセルアレイ2に対し
て、ビット線対B0〜Bn−1を介してデータおよび検
索データをタイミング制御して入出力する。フラグビッ
ト列12は、メモリセルアレイ2に結合され、各ワード
の書込状態を示すフラグ信号を記憶する。フラグビット
制御部11は読出/書込制御部1に結合され、フラグビ
ット列12に対して、ビット線対Bnを介してフラグ信
号をタイミング制御して入出力する。
【0008】CAMは、さらに応答レジスタ3と、複数
選択分離回路4と、ワード制御回路6と、制御回路5と
を含む。応答レジスタ3は、フラグビット列12とメモ
リセルアレイ2とから出力される探索結果を一時的に保
持する。複数選択分離回路4は、複数の検索結果が得ら
れたときに、予め定められたロジックに従って、そのう
ちの1つを決定し、そのマッチアドレスMAを出力す
る。ワード制御回路6は外部アドレスEA,マッチアド
レスMAおよび制御回路5からの制御信号φ5を受け、
ワード線W0〜Wm−1とマッチ線M0〜Mm−1の駆
動と制御とを行なう。制御回路5はタイミング制御信号
φ1〜φ5を出力する。
【0009】図22に示したCAMでは、制御信号φ1
および外部データD0〜Dnによってフラグビット制御
部11および読出/書込制御部1を設定すると、制御信
号φ2によってフラグビット列12およびメモリセルア
レイ2のいずれに対しても読出,書込,一致検索動作
を、特に複雑な制御を加えることなく同時に行なうこと
ができる。以下に、各動作について説明する。
【0010】一致検索動作は、検索モードにおいてフラ
グビット制御部11および読出/書込制御部1に検索デ
ータを設定し、ワード制御回路6に制御信号φ5を与え
てマッチ線M0〜Mm−1を設定電位とし、メモリセル
アレイ2およびフラグビット列12に検索データを与え
た後、マッチ線M0〜Mm−1に出力された検索結果を
応答レジスタ3にラッチし、さらに複数選択分離回路4
に入力して、マッチアドレスMAとして出力し、完了す
る。また、検索データにマスクをかけることによって検
索ビットを絞った検索(マスク検索)も可能である。
【0011】書込動作は、書込モードにおいてフラグビ
ット制御部11および読出/書込制御部1に書込データ
を設定し、メモリセルアレイ2およびフラグビット列1
2に書込データを与え、ワード制御回路6の外部アドレ
スEAおよび制御信号φ5を入力して書込むべきワード
を選択し、そのワードに書込データを書込むことによっ
て完了する。また、書込データにマスクをかけることに
よって、ワード中の書込ビットを絞った部分書込(マス
ク書込)も可能である。
【0012】読出動作は、読出モードにおいてワード線
制御回路6に外部アドレスEAおよび制御信号φ5を入
力して読出すべきワードを選択し、そのワードの読出デ
ータをフラグビット制御部11および読出/書込制御部
1に取込むことによって完了する。
【0013】不要ワードの検索(ガベージコレクショ
ン)は、検索モードにおいて、マスクデータをメモリセ
ルアレイ2に与えてマスクし、フラグビット列12に対
してのみマスク検索を行なう。マッチ線M0〜Mm−1
に出力された検索結果が、応答レジスタ3と複数選択分
離回路4とに入力され、複数選択分離回路4は不要ワー
ドを示すマッチアドレスMAを出力し、そのマッチアド
レスMAをワード制御回路6に入力することによって完
了する。すなわち、フラグビット列12を設けることに
よってガベージコレクションは簡単に実現されている。
引続き書込モードにおいて、マッチアドレスをワード制
御回路6へ入力することによって不要なワードのうちの
1ワードを活性化し、不要ワードへの新たなデータの書
込も実現できる。
【0014】図23は図22に示したフラグビット列お
よびメモリセルアレイの一例を示す回路図である。図2
3において、フラグビット列12はビット線bnおよび
/bnと、ワード線W0〜Wm−1と、マッチ線M0〜
Mm−1にそれぞれ接続されたフラグセルCn,0〜C
n,m−1を含む。
【0015】一方、メモリセルアレイ2は、ビット線b
0および/b0〜bn−1および/bn−1と、ワード
線W0〜Wm−1と、マッチ線M0〜Mm−1とにそれ
ぞれ接続されたCAMセルC0,0〜Cm−1,n−1
を含む。
【0016】図23から明らかなように、フラグビット
列12で用いられるフラグセルおよびメモリセルアレイ
2で用いられるCAMセルは、ともに等しい構造を有し
ている。さらに、ワード線W0〜Wm−1と、マッチ線
M0〜Mm−1はフラグビット列12およびメモリセル
アレイ2に共通に用いられている。したがって、フラグ
ビット列12用の特別な制御信号が必要となる。
【0017】上述のごとく、従来例では、フラグビット
列12とメモリセルアレイ2で共通のCAMセルを用い
たことにより、特に複雑な制御手段を追加することなく
ガベージコレクションを実現できる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】図24は図22に示し
たCAMでデータを検索する概念を説明するための図で
ある。図24において、読出/書込制御部1から一致検
索データ“1011xxx”(xxxは、Don’t
Care:検索の対象とならないビットを示す)が入力
されると、CAM2は、一致検索データの上位4ビット
“1011”と一致しているデータを検索し、第3ワー
ドW3,第6ワードW6および第10ワードW10のデ
ータが一致していることを判別し、応答レジスタ3の対
応するワードに“1”を転送する。複数選択分離回路4
にはプライオリティエンコーダ41とレジスタ42とが
内蔵されている。プライオリティエンコーダ41には、
各行の優先順位が設定されており、上述のごとく3つの
データが一致検索データと一致しても、最も優先順位の
高いワードに対応するレジスタ42のビットに“1”が
設定される。
【0019】図25(a)はフラグビットを含むデータ
とフラグビットを含む一致検索データとの一致を照合す
る概念を説明するための図である。この図25(a)に
示した例では、一致検索データの“abc0”のうちの
“0”はフラグビットを示している。CAM2に記憶さ
れているデータのうち、フラグビットに“1”が立って
いるデータは検索に参加せず、フラグビットが“0”の
データのみ検索に参加する。この例では、第2ワードW
2のデータが一致検索データに一致するので、第2ワー
ドW2のデータに対応して応答レジスタ3に“1”が設
定される。一致するデータが複数あれば、図24の説明
と同様にして、最も優先順位の高いデータに対応して応
答レジスタ3に“1”が設定される。
【0020】図25(b)はマスク検索の概念を説明す
るための図である。一致検索データのうち、ワードデー
タはマスクされ、マスクしたワードデータはすべて一致
するとみなされ、フラグビットだけで検索が行なわれ
る。そして、フラグビットだけの一致検索データとCA
Mメモリセルアレイ2のフラグビットとが順次比較さ
れ、フラグビットの一致した応答レジスタ3の対応する
ワードに“1”が設定される。
【0021】さて、このような複数の一致ワードをすべ
て不要化する動作が必要となる場合がある。すなわち、
一致検索において、1つのワードの一致が検索されれ
ば、もはや検索は不要になる場合があり、その場合複数
の一致ワードをすべて不要化する必要がある。図22に
示したCAMでその動作を行なうには、まず応答レジス
タ3の内容が複数選択分離回路4に入力され、一致ワー
ドのアドレスの1つがワード制御回路6に入力され、そ
のワードが活性化される。さらに、フラグビット制御部
11が制御されることにより、そのワードのフラグビッ
トが“0”から“1”に書換えられる。さらに、そのワ
ードに対応する応答レジスタ3の値が“1”(一致)か
ら“0”(不一致)に書換えられる。以上の動作によっ
て、複数ワードのうちの1ワードの不要化が完了する。
したがって、複数の一致ワードの不要化を行なうために
は、一致の動作を一致ワードの数だけ繰返さなければな
らないという問題点があった。
【0022】逆に、不一致を示したワードをすべて不要
化する動作が必要となる場合もあるが、その場合も前述
の一致を示したワードをすべて不要化する場合と同様の
動作を繰返さなければならないという問題点があった。
【0023】特に、大容量のCAMではワード数が多い
ので、一致するワード数も多くなる。このため、すべて
の一致ワードを上述の方法で動かすのには大変な時間が
かかることとなる。
【0024】それゆえに、この発明の主たる目的は、複
雑な制御手段を追加することなく、不一致あるいは一致
を示したワードを並列的に一括的に不要化することが可
能な内容番地付記憶装置および一致ワード不要化方法を
提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】請求項1にかかる発明
は、与えられた検索データに基づいて検索動作を行な
い、特定のワードを指定する内容番地付記憶装置であっ
て、複数列,複数行のメモリセルを含むデータ記憶手段
と、データ記憶手段の各メモリセルに記憶されているデ
ータと検索データとの一致を比較する比較手段と、比較
出力に応じてデータ記憶手段の各行の特定のメモリセル
の内容を並列的に書換える書換手段とを備えて構成され
る。
【0026】請求項2に係る発明は、データを記憶する
ための複数行のデータ記憶手段と、データ記憶手段の各
行に対応して設けられ、フラグ情報を記憶するためのフ
ラグ情報記憶手段と、外部から与えられるフラグ情報と
フラグ情報記憶手段の各フラグ情報とを比較してその一
致を判別するフラグ情報比較手段と、フラグ情報比較手
段の比較結果に応じてフラグ情報記憶手段に記憶されて
いるフラグ情報を並列的に書換える書換手段とを備えて
構成される。
【0027】請求項3に係る発明は、請求項2のフラグ
情報記憶手段には検索の対象となる行にのみフラグビッ
トが予め設定されていて、フラグ情報比較手段は、外部
から与えられるフラグ情報とフラグ情報記憶手段に記憶
されているフラグビットとを比較する手段を含む。
【0028】請求項4に係る発明は、請求項3の書込手
段が、フラグ情報比較手段によって一致の判別された行
のフラグ情報記憶手段のフラグビットを書換える手段を
含む。
【0029】請求項5に係る発明は、請求項3の書換手
段がフラグ情報比較手段によって不一致の判別された行
にフラグビットを書込む手段を含む。
【0030】請求項6に係る発明は、データとフラグ情
報とを含む検索データに基づいて検索動作を行ない、特
定のワードを指定する内容番地付記憶装置であって、複
数列,複数行に配列されたメモリセルと、各行に対応し
てフラグ情報を記憶するフラグセルとを含み、同一行の
メモリセルとフラグセルとで1ワードを構成するデータ
記憶手段と、データ記憶手段の各メモリセルと各フラグ
セルのそれぞれに対応して設けられ、検索データのデー
タとメモリセルのデータとを比較し、検索データのフラ
グ情報とフラグセルのフラグとを比較する比較手段と、
データ記憶手段の各行に対応して設けられ、比較手段に
よる比較結果を出力するマッチ線と、データ記憶手段の
各行に対応して設けられ、マッチ線からの出力を受けて
論理演算を行なう論理演算手段と、論理演算出力をデー
タ記憶手段のフラグセルに書込むための書込手段とを備
えて構成される。
【0031】請求項7に係る発明は、請求項6の論理演
算手段が、マッチ線の出力信号を反転して書込手段に与
える反転手段を含む。
【0032】請求項8に係る発明は、請求項6の論理演
算手段が、マッチ線の出力をそのまま書込手段に転送す
る転送手段を含む。
【0033】請求項9に係る発明は、請求項6の論理演
算手段として、各行のマッチ線から出力される情報をス
トアするレジスタ手段と、レジスタ手段にストアされて
いる情報とデータ記憶手段のフラグセルに記憶されてい
るフラグ情報との論理和を求めてその出力を書込手段に
与える論理和手段とを含む。
【0034】請求項10に係る発明は、請求項6の発明
に加えて、さらにそれぞれが各行に対応して設けられる
ワード線およびデータ転送線と、それぞれがワード線お
よびデータ転送線に直交する第1,第2のデータ線およ
び転送制御線と、ワード線が活性化されたことに応じ
て、第1のデータ線から与えられたデータをメモリセル
に書込む手段と、ワード線が活性化されたことに応じ
て、第2のデータ線から与えられたデータをフラグセル
に書込む手段とを含み、書込手段は、転送制御線が活性
化されたことに応じて、データ転送線を介して論理演算
手段の出力をフラグセルに書込む手段を含む。
【0035】請求項11に係る発明は、請求項10の発
明に加えて、さらに各ワード線に直交する第3および第
4のデータ線を含み、比較手段は、第3のデータ線を介
して与えられる検索データとメモリセルのデータとを比
較する第1の比較手段と、第4のデータ線を介して与え
られるフラグ情報とフラグセルのフラグ情報とを比較す
る第2の比較手段とを含む。
【0036】請求項12に係る発明は、検索を行なうた
めに用いられる内容番地付記憶装置であって、複数ビッ
トのデータとフラグ情報とを含む検索データを発生する
検索データ発生手段と、複数行のメモリセルと各行に対
応してフラグ情報を記憶するフラグセルとを含むデータ
記憶手段と、データ記憶手段の各メモリセルと各フラグ
セルのそれぞれに対応して設けられ、検索データ発生手
段から発生されたデータおよびフラグ情報とメモリセル
のデータおよびフラグセルのフラグとを比較する比較手
段と、各行ごとに比較手段による比較結果を出力するマ
ッチ線と、マッチ線からの出力を受けて論理演算を行な
う論理演算手段と、論理演算出力をデータ記憶手段のフ
ラグセルに書込むための書込手段とを備えて構成され
る。
【0037】請求項13に係る発明は、複数列,複数行
に配列されたメモリセルと各行に対応してフラグ情報を
記憶するフラグセルとを含み、同一行のメモリセルとフ
ラグセルとで1ワードを構成するデータ記憶手段を含
み、メモリセルとフラグセルに検索データを与え、その
検索結果に応じて一致信号を出力する内容番地付記憶装
置において、検索結果に応じてデータの一致したメモリ
セルのワードに対して一致を示すフラグ情報を保持する
第1のステップと、一致を示したワードのフラグセルの
内容を書換える第2のステップを含む。
【0038】請求項14に係る発明は、請求項13の第
2のステップとして、第1のステップで保持されている
フラグ情報を反転してフラグセルに書込むステップを含
む。
【0039】請求項15に係る発明は、請求項13の第
2のステップとして、第1のステップで保持されている
フラグ情報とフラグセルに記憶されているフラグ情報と
の論理を演算してフラグセルに書込むステップを含む。
【0040】
【作用】この発明に係る内容番地付記憶装置は、データ
記憶手段の各メモリセルのデータと各フラグセルのフラ
グ情報と検索データのデータとフラグ情報とを比較し、
その比較結果をマッチ線に出力し、マッチ線からの出力
を受けて論理演算を行ない、その出力をデータ記憶手段
のフラグセルに書込むことにより、一致ワードあるいは
不一致なワードを一括的に不要にできる。
【0041】
【実施例】図1はこの発明の一実施例の概略ブロック図
である。この図1は、以下の点を除いて前述の図22と
同様にして構成される。すなわち、図22に示した応答
レジスタ3に代えて論理機能付応答レジスタ30が設け
られ、制御回路5に代えて制御回路50が設けられる。
論理機能付応答レジスタ30は、フラグビット列12と
メモリセルアレイ2とからマッチ線M0 〜Mm-1 に出力
される検索結果を保持し、転送線対T0 〜Tm-1 を介し
てフラグビット列12にその内容を転送する。制御回路
50はタイミング制御信号φ1〜φ8を出力するもので
あり、タイミング制御信号φ1はフラグビット制御部1
1に与えられ、タイミング制御信号φ2は読出/書込制
御部1に与えられ、タイミング制御信号φ3〜φ5は論
理機能付応答レジスタ30に与えられ、タイミング制御
信号φ6はフラグビット列12に与えられ、タイミング
制御信号φ7は複数選択分離回路4に与えられ、タイミ
ング制御信号φ8はワード制御回路6に与えられる。
【0042】図2はこの発明の一実施例の動作を説明す
るための図である。次に、図1および図2を参照して、
CAMにおける一致ワードの不要化の動作について説明
する。なお、一致検索,読出,書込およびガベージコレ
クションの各動作は前述の従来例と同じである。
【0043】一致ワードの不要化(ガベージ化)は次の
ようにして行なわれる。まず、検索モードにおいて、メ
モリセルアレイ2に対して検索が行なわれる。このと
き、たとえばメモリセルアレイ2の第3ワードW3,第
4ワードW4および第5ワードW5に検索データが設定
されており、フラグビット列12には、図2に示すよう
に検索すべきデータの設定されたワードに対応して
“1”が設定されている。今、ワードW3およびW4の
データと検索データとが一致すると、論理機能付応答レ
ジスタ30のレジスタ31に検索結果が転送されて保持
される。すなわち、レジスタ31には、一致したワード
W3とW4とに対応して“1”が保持される。続いて、
レジスタ31に保持された検索結果は、論理機能として
のインバータ32によって各ワードごとに反転されて、
再びフラグビット列12に転送される。それによって、
以前不要だったワードだけが抽出され、フラグビット列
12に保持される。したがって、フラグビット列12に
は、以前からの不要ワードに加えて新たに不要化すべき
ワードに対応して、“1”が立っている。このような動
作によって、複数の一致ワードの不要化を並列に行なう
ことができる。
【0044】図3(a)および図3(b)は図2の他の
実施例であって、1ワードのみを示している。図3
(a)に示した例は、レジスタ31の内容を制御信号φ
に応じてゲート回路33を開き、応答レジスタ30に記
憶されている検索結果をそのままフラグビット列12に
記憶させる。図3(b)は図3(a)のゲート回路33
に代えて制御信号φに応答して作動するインバータ34
で検索結果を反転し、その出力をフラグビット列12に
転送する。
【0045】図4は論理機能付応答レジスタを用いて、
一致を示したワードをすべて不要化する実施例を示す図
である。この図4に示した実施例は、前述の図2に示し
たインバータ32に代えてORゲート35を設けたもの
であり、一致を示したワードをすべて不要化するため
に、応答レジスタ30のレジスタ31に“1”がセット
された検索結果と、それまでにフラグビット列12に
“1”がセットされたワードとを含めて新たにフラグビ
ット列12に並列に“1”が転送される。このために、
ORゲート35はフラグビット列12の各ワードとレジ
スタ31の各ワードとの論理和を求めて、その結果を並
列的にフラグビット列12に転送する。
【0046】図5〜図8は図4に示したORゲート35
の具体例を示す図である。図5は応答レジスタ30にス
トアされているデータと、検索結果との論理和がORゲ
ート35で求められ、その出力が制御信号φに応じてフ
ラグビット列12に転送される。なお、ORゲートに代
えてNORゲートを用いてもよい。
【0047】図6は検索結果が応答レジスタ30にスト
アされ、応答レジスタ30にストアされたデータと、検
索結果との論理和がORゲート35で求められ、その出
力が応答レジスタ30にストアされる。応答レジスタ3
0にストアされたデータは転送ゲート36によって、制
御信号φに応じてフラグビット列12に転送される。
【0048】図7に示した例は、図6のORゲート35
をNORゲート37に代え、転送ゲート36に代えてイ
ンバータ38を設けたものであり、動作はほぼ同じであ
る。
【0049】図8に示した例は、検索結果とフラグビッ
ト列12との内容がORゲート35で求められ、直接フ
ラグビット列12に転送される。
【0050】図9は図1に示したメモリセルアレイ2を
構成するCAMセルの一例を示す回路図である。この図
9に示したCAMセルは従来より使用されているもので
あり、ビット線b0と/b0,ワード線W0,マッチ線
M0およびGNDにそれぞれ接続され、レジスタR1と
NチャネルMOSトランジスタQ1〜Q5とを含む。ワ
ード線W0はNチャネルMOSトランジスタQ1および
Q2のゲートに接続され、ビット線b0はNチャネルM
OSトランジスタQ1およびQ3のソースに接続され、
ビット線/b0はNチャネルMOSトランジスタQ2お
よびQ4のソースに接続されている。また、記憶データ
を保持するレジスタR1のノードN1はNチャネルMO
SトランジスタQ1のドレインおよびNチャネルMOS
トランジスタQ4のゲートに接続され、レジスタR1の
ノードN2はNチャネルMOSトランジスタQ2のドレ
インおよびNチャネルMOSトランジスタQ3のゲート
に接続されている。また、NチャネルMOSトランジス
タQ3およびQ4のドレインはNチャネルMOSトラン
ジスタQ5のゲートに接続され、NチャネルMOSトラ
ンジスタQ5のドレインはマッチ線M0に接続され、ソ
ースはGNDに接続されている。
【0051】図10は図1に示したフラグビット列12
を構成するフラグセルの一例を示す電気回路図である。
この図10に示したフラグセルは図9のCAMセルをも
とにしてわずかな変形を加えたものである。すなわち、
フラグセルは図9に示したCAMセルと同様にして、ビ
ット線bn,/bnと、ワード線W0と、マッチ線M0
とGNDにそれぞれ接続され、さらに論理機能付応答レ
ジスタ30のノードN21とN22とに接続されてい
る。フラグセルはレジスタR11およびNチャネルMO
SトランジスタQ11〜Q17とを含む。ワード線W0
はNチャネルMOSトランジスタQ11およびQ12の
ゲートに接続され、ビット線bnはNチャネルMOSト
ランジスタQ11とQ13のソースに接続され、ビット
線/bnはNチャネルMOSトランジスタQ12とQ1
4のソースに接続されている。
【0052】また、記憶データを保持するレジスタR1
1のノードN11はNチャネルMOSトランジスタQ1
1のドレインとNチャネルMOSトランジスタQ14の
ゲートに接続され、レジスタR11のノードN12はN
チャネルMOSトランジスタQ12のドレインとNチャ
ネルMOSトランジスタQ12のゲートに接続されてい
る。NチャネルMOSトランジスタQ13とQ14のそ
れぞれのドレインはNチャネルMOSトランジスタQ1
5のゲートに接続され、NチャネルMOSトランジスタ
Q15のドレインはマッチ線M0に接続され、ソースは
GNDに接続されている。さらに、図1に示した制御回
路50から出力される転送制御信号φ6はNチャネルM
OSトランジスタQ16とQ17のそれぞれのゲートに
与えられ、レジスタR11のノードN11とN12はそ
れぞれNチャネルMOSトランジスタQ16とQ17の
それぞれのドレインに接続され、論理機能付応答レジス
タ30のノードN21およびN22はそれぞれNチャネ
ルMOSトランジスタQ16とQ17のソースに接続さ
れている。
【0053】図11は図9および図10に示したCAM
セルとフラグセルの書込動作を説明するためのタ.ミン
グ図であり、図12は同じく一致検索動作を説明するた
めのタイミング図である。
【0054】次に、図9に示したCAMセルの動作につ
いて説明する。書込動作は図11(a)に示すようにワ
ード線W0が「H」レベルにされると、NチャネルMO
SトランジスタQ1とQ2とがオンし、図11(b)に
示すように、ビット線b0と/b0にデータが与えら
れ、レジスタR1の内容が書換えられる。このとき、マ
ッチ線M0は図11(c)に示すように「L」レベルを
保持している。
【0055】一方、読出動作は、ビット線b0と/b0
が適切な電位にプリチャージされ、ワード線W0が
「H」レベルにされてNチャネルMOSトランジスタQ
1とQ2とがオンし、レジスタR1のデータがビット線
対に読出されて行なわれる。
【0056】一致検索動作は、たとえばレジスタR1に
“1”(ノードN1に「H」レベル,ノードN2に
「L」レベル)が記憶されており、ワード線W0が図1
2(a)に示すようにビット線b0と/b0もともに、
図12(b)に示すように「L」レベルであり、マッチ
線M0は図12(c)に示すように適当な電位にプリチ
ャージされているものとする。このとき、NチャネルM
OSトランジスタQ3はオフ,NチャネルMOSトラン
ジスタQ4はオンとなっており、ノードN3は「L」レ
ベルであり、NチャネルMOSトランジスタQ5はオフ
となっている。
【0057】ここで、レジスタR1の記憶データとビッ
ト線対に与えたデータが一致する場合、すなわちビット
線対に“1”(b0に「H」レベル,/b0に「L」レ
ベル)が与えられた場合、ノードN3は「L」レベルと
なり、NチャネルMOSトランジスタQ5はオフを保
ち、図12(c)の点線で示すように、マッチ線M0は
プリチャージレベルを保つ。
【0058】一方、レジスタR1の記憶データとビット
線対に与えられたデータが不一致の場合、すなわちビッ
ト線対に“0”(b0に「L」レベル,/b0に「H」
レベル)が与えられた場合、ノードN3は「H」レベル
となり、NチャネルMOSトランジスタQ5はオンとな
り、図12(c)の実線で示すように、マッチ線M0は
「L」(GND)レベルまで引かれる。このマッチ線M
0の電位レベルによって一致,不一致が判定される。
【0059】次に、図10に示したフラグセルの動作に
ついて説明する。書込動作,読出動作,一致検索動作は
上述の図9の回路の動作と同じである。さらに、このフ
ラグセルでは、論理機能付応答レジスタ30の内容をレ
ジスタR11に転送することができる。論理機能付応答
レジスタ30の内容はノードN21,N22に現われて
おり、転送制御信号φ6が「H」レベルになることによ
り、レジスタR11のノードN11,N12に転送する
ことができる。
【0060】図13は図1のメモリセルアレイ2および
フラグビット列12を表わす回路図である。CAMセル
C0,0〜Cm−1,n−1は図9のセルに対応してお
り、フラグセルF0〜Fn−1は図10のセルに対応し
ている。図13において、ワード線W0〜Wm−1およ
びマッチ線M0〜Mm−1は、CAMセルおよびフラグ
セルに共通に使用されている。また、ビット線b0およ
び/b0〜bnおよび/bnはCAMセルとフラグセル
と共通の構造となっている。したがって、書込,読出,
一致検索動作(ガベージコレクションを含む)について
はCAMセルとフラグセルとともに、同様の動作であり
かつ同時に行なうことができる。さらに、フラグセルF
0〜Fm−1は論理機能付応答レジスタ30に接続され
た転送線対T0〜Tm−1に、転送制御信号φ6がゲー
トに入力されているNチャネルMOSトランジスタを介
して接続されている。
【0061】図14は図1に示した論理機能付応答レジ
スタ30を構成する1ビット群の応答レジスタの一例を
示す回路図である。図14に示した応答レジスタは、レ
ジスタR21とNチャネルMOSトランジスタQ21〜
Q23とPチャネルMOSトランジスタQ24とから構
成され、マッチ線M0,転送線対T0,結果出力線L
0,制御信号線φ3〜φ5,電源Vcc,接地電位GN
Dに接続されている。マッチ線M0は制御信号線φ3が
ゲートに接続されたNチャネルMOSトランジスタQ2
1を介してレジスタR21のノードN21に接続され、
転送線対T0は同じくレジスタR21のノードN21と
ノードN22に接続され、結果出力線L0はレジスタR
21のノードN21に接続され、さらにレジスタR21
のノードN22はマッチ線M0がゲートに接続されたN
チャネルMOSトランジスタQ22および制御信号線φ
4がゲートに接続されたNチャネルMOSトランジスタ
Q23を介して接地電位GNDに接続されている。
【0062】次に、図14に示した論理機能付応答レジ
スタ30を構成する1ビット群の応答レジスタの動作に
ついて説明する。始めに、マッチ線M0のデータをレジ
スタR21に転送する動作について説明する。まず、制
御信号φ5を「L」レベルにすることにより、Pチャネ
ルMOSトランジスタQ24がオンし、マッチ線M0が
「H」レベルにプリチャージされ、再びPチャネルMO
SトランジスタQ24がオフされる。一致検索動作の結
果、一致を示した場合、マッチ線M0は「H」レベルに
なり、不一致を示した場合にはマッチ線M0は「L」レ
ベルになる。ここで、制御信号φ3を「H」レベルに立
上げることにより、NチャネルMOSトランジスタQ2
1がオンし、レジスタR21のノードN21にマッチ線
M0の情報が書込まれる。このようにして、一般の転送
が行なわれる。
【0063】図15は一致したワードを一括してフラグ
ビット列に転送する動作を示すタイミング図である。次
に、図15を参照して、マッチ線M0のデータと図14
に示すレジスタR21のデータのOR結果を再びレジス
タR21に転送した後フラグビット列12に与える動作
について説明する。一致検索動作またはガベージコレク
ションの結果、一致を示した場合、マッチ線M0は図1
5(c)の実線で示すように「H」レベルになり、不一
致を示した場合にはマッチ線M0は図15(c)の点線
で示す「L」レベルになる。したがって、NチャネルM
OSトランジスタQ22はそれぞれに応じてオンまたは
オフとなっている。ここで、制御信号φ4を図15
(e)に示すように「H」レベルに立上げることによ
り、NチャネルMOSトランジスタQ23がオンする。
このとき、マッチ線M0は「H」レベルであれば、レジ
スタR21のノードN22はNチャネルMOSトランジ
スタQ22,Q23を介して接地電位GNDとなる。す
なわち、一致を示した場合は、レジスタR21の元の値
にかかわらず、レジスタR21は「1」(図15(h)
に示すようにノードN21は「H」レベル,ノードN2
2は「L」レベル)となる。
【0064】一方、マッチ線M0が「L」レベル、すな
わち不一致の場合はNチャネルMOSトランジスタQ2
2はオフとなるので、制御信号φ4が「H」レベルに立
上げられ、NチャネルMOSトランジスタQ23がオン
しても、レジスタR21は元の値を保つ。図15(g)
に示すように、制御信号φ6が「H」レベルに立上げら
れると、図10に示すフラグビット列のNチャネルMO
SトランジスタQ16,Q17がオンし、図15(h)
に示すノードN21,N22の電位が図15(i)に示
すようにノードN11,N12に伝達され、ビットフラ
グ列12への転送を終える。
【0065】図16はフラグセルの他の実施例を示す回
路図である。図16におけるフラグセルは、ビット線b
nおよび/bnとワード線W0とマッチ線M0と固定電
位Vcpに接続され、さらに論理機能付応答レジスタ3
0のノードN21とN22とに接続されるとともに制御
回路50から出力された転送制御信号φ6が与えられて
いる。そして、フラグセルはキャパシタC31とC32
とNチャネルMOSトランジスタQ31〜Q37を含
む。ワード線W0はNチャネルMOSトランジスタQ3
1とQ32のゲートに接続され、ビット線bnはNチャ
ネルMOSトランジスタQ31とQ33のそれぞれのソ
ースに接続され、ビット線/bnはNチャネルMOSト
ランジスタQ32とQ34のソースとに接続されてい
る。また、記憶データを保持するキャパシタC31のノ
ードN31はNチャネルMOSトランジスタQ31のド
レインとNチャネルMOSトランジスタQ33のゲート
に接続され、キャパシタC32のノードN32はNチャ
ネルMOSトランジスタQ32のドレインとNチャネル
MOSトランジスタQ34のゲートに接続されている。
【0066】さらに、NチャネルMOSトランジスタQ
33とQ34の各ドレインはともにNチャネルMOSト
ランジスタQ35のソースに接続され、NチャネルMO
SトランジスタQ35のドレインとゲートはマッチ線M
0に接続されている。さらに、転送制御信号φ6はNチ
ャネルMOSトランジスタQ36とQ37のそれぞれの
ゲートに与えられ、キャパシタC31のノードN31は
NチャネルMOSトランジスタQ36のドレインに接続
され、キャパシタC32のノードN32はNチャネルM
OSトランジスタQ37のドレインに接続され、論理機
能付応答レジスタ30のノードN21とN22はそれぞ
れNチャネルMOSトランジスタQ36およびQ37の
ソースに接続されている。
【0067】次に、図16に示したフラグセルの動作に
ついて説明する。書込動作はワード線W0が「H」レベ
ルにされてNチャネルMOSトランジスタQ31とQ3
2がオンし、ビット線bnと/bnにデータが与えら
れ、キャパシタC31とC32にデータ(蓄積電荷)が
保持されることによって行なわれる。読出動作は、ビッ
ト線bnと/bnを適切な電位にプリチャージフローテ
ィング状態にされ、ワード線W0が「H」レベルにされ
てNチャネルMOSトランジスタQ31とQ32がオン
し、キャパシタC31とC32のデータ(蓄積電荷)が
ビット線対bn,/bnに読出されることによって行な
われる。
【0068】一致検索動作は、たとえばこのフラグセル
に「1」(ノードN31に「H」レベル,ノードN32
に「L」レベル)が記憶されており、ビット線bnと/
bnがともに「H」レベルであり、マッチ線M0が適当
な電位にプリチャージされているものとする。このと
き、NチャネルMOSトランジスタQ33はオンし、N
チャネルMOSトランジスタQ34はオフとなってお
り、ノードN33は「H」レベルであり、NチャネルM
OSトランジスタQ35はオフである。ここで、フラグ
セルの記憶データとビット線対に与えられたデータが一
致する場合、すなわちビット線対に「1」(bnに
「H」レベル,/bnに「L」レベル)が与えられた場
合、ノードN33は「H」レベルとなり、NチャネルM
OSトランジスタQ5はオフを保ち、マッチ線M0はプ
リチャージレベルを保つ。
【0069】一方、フラグセルの記憶データとビット線
対に与えたデータが不一致の場合、すなわちビット線対
に「0」(bnに「L」レベル,/bnに「H」レベ
ル)が与えられた場合、ノードN33は「L」レベルと
なり、NチャネルMOSトランジスタQ35はオンとな
り、マッチ線M0はNチャネルMOSトランジスタQ3
5とQ34を介してビット線/bnによって「L」レベ
ルになる。マッチ線M0の電位レベルによって、一致,
不一致が判定される。論理機能付応答レジスタ30から
の転送動作は次のようにして行なわれる。すなわち、論
理機能付応答レジスタ30の内容はノードN21とN2
2に現われており、転送制御信号φ6が「H」レベルさ
れることにより、フラグセルのノードN31とN32に
転送され、キャパシタC31とC32に転送データが保
持される。
【0070】図17はフラグセルのさらに他の実施例を
示す回路図である。図17におけるフラグセルは、ビッ
ト線bnと/bnとワード線W0とマッチ線M0と接地
電位GNDにそれぞれ接続され、さらに論理機能付応答
レジスタ30のノードN22に接続されるとともに、転
送制御信号φ6が与えられている。このフラグセルはレ
ジスタR41とNチャネルMOSトランジスタQ41〜
Q47を含む。ワード線W0はNチャネルMOSトラン
ジスタQ41とQ42のゲートに接続され、ビット線b
nはMチャネルMOSトランジスタQ41のソースとN
チャネルMOSトランジスタQ45のゲートに接続さ
れ、ビット線/bnはNチャネルMOSトランジスタQ
42のソースとNチャネルMOSトランジスタQ46の
ゲートに接続されている。
【0071】記憶データを保持するレジスタR41のノ
ードN41はNチャネルMOSトランジスタQ41のド
レインとNチャネルMOSトランジスタQ44のゲート
に接続され、レジスタR41のノードN42はNチャネ
ルMOSトランジスタQ42のドレインとNチャネルM
OトランジスタQ43のゲートに接続されている。さら
に、転送制御信号φ6はNチャネルMOSトランジスタ
Q47のゲートに与えられ、レジスタR41のノードN
42はNチャネルMOSトランジスタQ47のドレイン
に接続され、論理機能付応答レジスタ30のノードN2
2はNチャネルMOSトランジスタQ47のソースに接
続されている。このフラグセルへの書込動作,一致検索
動作,転送動作は図10および図16に示したフラグセ
ルとほぼ同じであるため、ここではその説明を省略す
る。
【0072】図18はフラグセルのさらに他の実施例を
示す回路図である。この図18に示した実施例は、前述
の図10に示した実施例のNチャネルMOSトランジス
タQ16,Q17に代えて、NチャネルMOSトランジ
スタQ18,Q19を設けたものである。すなわち、N
チャネルMOSトランジスタQ18のドレインはノード
N12に接続され、そのゲートにはマッチ線M0が接続
される。NチャネルMOSトランジスタQ18のソース
はNチャネルMOSトランジスタQ19のドレインに接
続され、NチャネルMOSトランジスタQ19のゲート
には制御信号φ6が与えられ、NチャネルMOSトラン
ジスタQ19のソースには制御信号VCTが与えられ
る。それ以外の構成は図10と同じである。
【0073】次に、図18に示したフラグセルの動作に
ついて説明する。フラグビットはマッチ線M0が「H」
レベルのとき(一致を示したとき)、制御信号VCTが
「L」レベルに固定され、制御信号φ6が「H」レベル
に活性化されることによって、ノードN11が「L」レ
ベルにされ、ノードN12が「H」レベルとされ、一致
したワードのフラグビットに「1」を立てる(不要化す
る)ことができる。
【0074】また、不一致のときは、マッチ線M0が
「L」レベルであるため、制御信号φ6が「H」レベル
に活性化されて、NチャネルMOSトランジスタQ19
がオンしても、NチャネルMOSトランジスタQ18が
オフ状態のため、フラグビットのデータは変化しない。
したがって、このフラグセルはOR機能をも有している
ことになり、新たな検索動作で実施したワードを新たに
不要ワードに追加することができる。
【0075】なお、制御信号VCTの値を「H」レベル
に固定すると、一致を示した不要ワード(通常検索時に
検索に参加しないワード)を新たに必要ワード(検索に
参加するワード)とすることもできる。
【0076】図19はフラグセルのさらに一般化した実
施例を示す図である。図19において、フラグセル80
はデータ記憶回路81と、データ比較回路82と、比較
結果出力回路83と、第1入力ポート84と、第2入力
ポート85とを含み、互いに平行に並んで配置されたワ
ード線86とマッチ線88とこれらに直交する転送制御
線87とに接続されている。フラグセルには第2の入力
データ(または入出力データ)bnおよび第2入力デー
タt0および一致検索データknが入力されている。第
1入力データbnは第1入力ポート84を介してデータ
記憶回路81に入力され、第1入力ポート84はワード
線86に接続されている。第2入力データt0は第2入
力ポート85を介してデータ記憶回路81に入力され、
第2入力ポート85は転送制御線87に接続されてい
る。さらに、データ比較回路82には、データ記憶回路
81の記憶データと一致検索データknとが入力され、
その比較結果は比較結果出力回路83に入力されてい
る。さらに、比較結果出力回路83はマッチ線88に接
続されている。
【0077】次に、図19において、第1入力データb
nのフラグセル80への書込動作について説明する。フ
ラグセル80に第1入力データbnが与えられた後、ワ
ード線86が制御されて第1入力ポート84が開かれ、
データ記憶回路81にデータが入力され、再びワード線
86が制御されて第1入力ポート84が閉じられる。こ
れによって書込動作が完了する。
【0078】次に、フラグセル80に対する一致検索動
作について説明する。フラグセル80に一致検索データ
knが入力されると、データ比較回路82において一致
検索データknとデータ記憶回路81の記憶データとの
一致比較がなされ、その結果が比較結果出力回路83を
介してマッチ線88に出力される。これによって、一致
検索動作が完了する。これらの動作は従来のCAMセル
における一般的な動作である。
【0079】図19に示したフラグセル80の特徴は、
ワード線86とマッチ線88に直交する転送制御線87
によって制御される第2入力ポート85を備えているこ
とであり、第2入力データt0のフラグセル80への書
込動作(以下、転送動作と称する)が可能であることで
ある。この転送動作について説明すると、フラグセル8
0に第2入力データt0が与えられた後、転送制御線8
7が制御されて第2入力ポート85が開かれ、データ記
憶回路81にデータが転送され、再び転送制御線87が
制御されて第2入力ポート85が閉じられる。これによ
って、転送動作が完了する。
【0080】図20は前述の図13をさらに一般化した
実施例であり、図1のメモリセルアレイ2およびフラグ
ビット列12を表わす回路図である。図20において、
メモリセルアレイ2はCAMセルC0,0〜Cm−1,
n−1を含み、フラグビット列12はフラグセルF0〜
Fm−1を含む。ワード線W0〜Wm−1およびマッチ
線M0〜Mm−1はCAMセルC0,0〜Cm−1,n
−1とフラグセルF0〜Fm−1に共通に接続されてい
る。書込データ線(ビット線または第1入力データ線に
対応する)b0〜bnおよび一致検索データk0〜kn
もCAMセル0,0〜Cm−1,n−1とフラグセルF
0〜Fm−1に共通の構造である。したがって、書込,
読出,一致検索動作(ガベージコレクションを含む)に
ついては、CAMセルC0,0〜Cm−1,n−1およ
びフラグセルF0〜Fm−1ともに、同様の動作で行な
うことができる。さらに、フラグセルF0〜Fm−1に
は、論理機能付応答レジスタ30に接続された転送線T
0〜Tm−1が接続されている。
【0081】図20におけるフラグセルF0〜Fm−1
は、上述の図19に示したフラグセル80と同様であ
り、データ記憶回路91とデータ比較回路92と比較結
果出力回路93と第1入力ポート(または入出力ポー
ト)94と、第2入力ポート95とによって構成され、
互いに平行に並んだワード線W0〜Wm−1とマッチ線
M0〜Mm−1とこれらに直交する転送制御線φ6に接
続されている。その接続の詳細は図19と同じである。
【0082】図20におけるCAMセルC0,0〜Cm
−1,n−1は、データ記憶回路91とデータ比較回路
92と比較結果出力回路93と第1入力ポート(または
入出力ポート)94によって構成され、ワード線W0〜
Wm−1とマッチ線M0〜Mm−1に接続されている。
CAMセルC0,0に注目すると、このセルには書込デ
ータ(または入出力データ)b0および一致検索データ
k0が入力されている。書込データb0は第1入力ポー
ト94を介してデータ記憶回路91に入力され、第1入
力ポート94はワード線W0に接続されている。さら
に、データ比較回路92には、データ記憶回路91の記
憶データと一致検索データk0とが入力され、その比較
結果は比較結果出力回路93に入力されている。さら
に、比較結果出力回路93はマッチ線M0に接続されて
いる。
【0083】上述のごとく、この実施例によるフラグセ
ルは、2次元アレイ状に配列されたCAMセルアレイに
隣接して配置されており、共通のワード線W0〜Wm−
1と共通のマッチ線M0〜Mm−1に接続されている。
また、フラグセルにおいて、データ記憶回路91とデー
タ比較回路92と比較結果出力回路93と第1入力ポー
ト94はCAMセルと同様の構造を持っている。したが
って、フラグセルに対する書込,読出,一致検索,ガベ
ージコレクション(不要ワードの検索)の各動作は、C
AMセルと同時に、同じ手順で実行することができる。
さらに、このフラグセルには、ワードの検索結果情報を
入力するポートが設けられており、複数のワードを同時
に並列に不要化することが可能となる。
【0084】また、一致検索およびガベージコレクショ
ン動作の結果を各ワードごとに保持している応答レジス
タには、保持データと新たな検索結果との論理機能が設
けられているため、まずガベージコレクションを行な
い、その結果を不要ワードデータとして保持し、さらに
一致検索動作を行ない、新たに不要化したいワードを検
索し、それらのORをとることによって、すべての不要
ワードを応答レジスタに保持することができる。この保
持データを上述のごとく並列にフラグセルへ転送するこ
とにより、以前からの不要ワードに付け加えて新たな複
数ワードを同時に不要化することが可能となる。
【0085】さらに、上述のフラグセルに新たな入力ポ
ートを設けたことにより、フラグセルをテンポラリーレ
ジスタとして使用することができ、CAMの各ワードに
付随する演算機能をより有効に使用することが可能とな
る。
【0086】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、マッ
チ線に出力された比較結果に基づくデータをフラグセル
に書込み、フラグセルに記憶されているデータをメモリ
セルの各行ごとに並列に予め定められた一列に書込むこ
とによって複数の一致ワードを一括的に不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるCAMを示すブロッ
ク図である。
【図2】図1に示した実施例の動作を説明するための図
である。
【図3】図2の他の実施例であって、特に、図3(a)
はゲート回路を用いた例を示し、図3(b)はインバー
タを用いた例を示す。
【図4】論理機能付応答レジスタを用いて一致を示した
ワードをすべて不要化する実施例を示す図である。
【図5】図4に示したORゲートの具体例を示す図であ
る。
【図6】図4に示したORゲートの他に転送ゲートを用
いた例を示す図である。
【図7】図4に示したORゲートに代えてNORゲート
とインバータとを用いた例を示す図である。
【図8】図4に示したORゲートの出力を直接フラグビ
ットに与える例を示す図である。
【図9】この発明の一実施例において使用されるCAM
セルを示す回路図である。
【図10】この発明の一実施例に用いられるCAMにお
けるフラグセルを示す回路図である。
【図11】図9および図10に示したCAMセルとフラ
グセルの書込動作を説明するためのタイミング図であ
る。
【図12】一致検索動作を説明するためのタイミング図
である。
【図13】この発明の一実施例によるCAMセルアレイ
およびフラグビット列を示す回路図である。
【図14】この発明の一実施例のCAMにおける論理機
能付応答レジスタを示す回路図である。
【図15】一致したワードを一括して不要化する動作を
示すタイミング図である。
【図16】この発明の他の実施例におけるフラグセルを
示す回路図である。
【図17】この発明のさらに他の実施例におけるフラグ
セルを示す回路図である。
【図18】この発明のさらに他の実施例におけるフラグ
セルを示す回路図である。
【図19】この発明のさらに他の実施例におけるフラグ
セルを示すブロック図である。
【図20】この発明の他の実施例におけるCAMセルア
レイおよびフラグビット列を示す回路図である。
【図21】従来のキャッシュメモリをアクセスするシス
テムのブロック図である。
【図22】従来のCAMを示すブロック図である。
【図23】従来のCAMにおけるCAMセルアレイおよ
びフラグビット列を示す回路図である。
【図24】図22に示したCAMでデータを検索する概
念を説明するための図である。
【図25】従来のCAMにおける検索動作を説明するた
めの図であり、特に、図25(a)はフラグビットを含
むデータと一致検索データとの一致を照合する概念を示
し、図25(b)はマスク検索の例を示す。
【符号の説明】
1 読出/書込制御部 2 CAMセルアレイ 4 複数選択分離回路 5 制御回路 6 ワード制御回路 11 フラグビット制御部 12 フラグビット列 30 論理機能付応答レジスタ 81,91 データ記憶回路 82,92 データ比較回路 83,93 比較結果出力回路 84,94 第1入力ポート 85,95 第2入力ポート

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えられた検索データに基づいて検索動
    作を行ない、特定のワードを指定する内容番地付記憶装
    置であって、 複数列,複数行のメモリセルを含むデータ記憶手段、 前記データ記憶手段の各メモリセルに記憶されているデ
    ータと前記検索データとの一致を比較する比較手段、お
    よび前記比較手段の比較出力に応じて、前記データ記憶
    手段の各行の特定のメモリセルの内容を並列的に書換え
    る書換手段を備えた、内容番地付記憶装置。
  2. 【請求項2】 与えられた検索データに基づいて検索動
    作を行ない、特定のワードを指定する内容番地付記憶装
    置であって、 データを記憶するための複数行のデータ記憶手段、 前記データ記憶手段の各行に対応して設けられ、フラグ
    情報を記憶するためのフラグ情報記憶手段、 外部から与えられるフラグ情報と前記フラグ情報記憶手
    段の各フラグ情報とを比較してその一致を判別するフラ
    グ情報比較手段、および前記フラグ情報比較手段の比較
    結果に応じて、前記フラグ情報記憶手段に記憶されてい
    るフラグ情報を並列的に書換える書換手段を備えた、内
    容番地付記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記フラグ情報記憶手段は検索の対象と
    なる行にのみフラグビットを予め設定していて、 前記フラグ情報比較手段は、前記外部から与えられるフ
    ラグ情報と前記フラグ情報記憶手段に記憶されているフ
    ラグビットとを比較する手段を含む、請求項2の内容番
    地付記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記書換手段は、前記フラグ情報比較手
    段によって一致の判別された行のフラグ情報記憶手段の
    フラグビットを書換える手段を含む、請求項3の内容番
    地付記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記書換手段は、前記フラグ情報比較手
    段によって不一致の判別された行にフラグビットを書込
    む手段を含む、請求項3の内容番地付記憶装置。
  6. 【請求項6】 データとフラグ情報とを含む検索データ
    に基づいて検索動作を行ない、特定のワードを指定する
    内容番地付記憶装置であって、 複数列,複数行に配列されたメモリセルと、各行に対応
    してフラグ情報を記憶するフラグセルとを含み、同一行
    のメモリセルとフラグセルとで1ワードを構成するデー
    タ記憶手段、 前記データ記憶手段の各メモリセルと各フラグセルのそ
    れぞれに対応して設けられ、前記検索データのデータと
    前記メモリセルのデータとを比較し、前記検索データの
    フラグ情報と前記フラグセルのフラグとを比較する比較
    手段、 前記データ記憶手段の各行に対応して設けられ、前記比
    較手段による比較結果を出力するマッチ線、 前記データ記憶手段の各行に対応して設けられ、前記マ
    ッチ線からの出力を受けて論理演算を行なう論理演算手
    段、および前記論理演算手段の出力を前記データ記憶手
    段のフラグセルに書込むための書込手段を備えた、内容
    番地付記憶装置。
  7. 【請求項7】 前記論理演算手段は、前記マッチ線の出
    力信号を反転して前記書込手段に与える反転手段を含
    む、請求項6の内容番地付記憶装置。
  8. 【請求項8】 前記論理演算手段は、前記マッチ線の出
    力をそのまま前記書込手段に転送する転送手段を含む、
    請求項6の内容番地付記憶装置。
  9. 【請求項9】 前記論理演算手段は、 前記各行のマッチ線から出力される情報をストアするレ
    ジスタ手段、および前記レジスタ手段にストアされてい
    る情報と前記データ記憶手段のフラグセルに記憶されて
    いるフラグ情報との論理和を求めて、その出力を前記書
    込手段に与える論理和手段を含む、請求項6の内容番地
    付記憶装置。
  10. 【請求項10】 さらに、それぞれが前記各行に対応し
    て設けられるワード線およびデータ転送線と、それぞれ
    が前記ワード線および前記転送線に直交する第1,第2
    のデータ線および転送制御線と、 前記ワード線が活性化されたことに応じて、前記第1の
    データ線から与えられたデータを前記メモリセルに書込
    む手段と、 前記ワード線が活性化されたことに応じて、前記第2の
    データ線から与えられたデータを前記フラグセルに書込
    む手段とを含み、 前記書込手段は、前記転送制御線が活性化されたことに
    応じて、前記データ転送線を介して前記論理演算手段の
    出力を前記フラグセルに書込む手段を含む、請求項6の
    内容番地付記憶装置。
  11. 【請求項11】 さらに、前記各ワード線に直交する第
    3および第4のデータ線を含み、 前記比較手段は、 前記第3のデータ線を介して与えられる検索データと前
    記メモリセルのデータとを比較する第1の比較手段、お
    よび前記第4のデータ線を介して与えられるフラグ情報
    と前記フラグセルのフラグ情報とを比較する第2の比較
    手段を含む、請求項10の内容番地付記憶装置。
  12. 【請求項12】 検索を行なうために用いられる内容番
    地付記憶装置であって、 複数ビットのデータとフラグ情報とを含む検索データを
    発生する検索データ発生手段、 複数列,複数行に配列されたメモリセルと各行に対応し
    てフラグ情報を記憶するフラグセルとを含み、同一行の
    メモリセルとフラグセルとで1ワードを構成するデータ
    記憶手段、 前記データ記憶手段の各メモリセルと各フラグセルのそ
    れぞれに対応して設けられ、前記検索データ発生手段か
    ら発生されたデータと前記メモリセルのデータとを比較
    するとともに、前記検索データ発生手段から発生された
    フラグ情報と前記フラグセルのフラグ情報とを比較する
    比較手段、 前記データ記憶手段の各行に対応して設けられ、前記比
    較手段による比較結果を出力するマッチ線、 前記データ記憶手段の各行に対応して設けられ、前記マ
    ッチ線からの出力を受けて論理演算を行なう論理演算手
    段、および前記論理演算手段の出力を前記データ記憶手
    段のフラグセルに書込むための書込手段を備えた、内容
    番地付記憶装置。
  13. 【請求項13】 複数列,複数行に配列されたメモリセ
    ルと各行に対応してフラグ情報を記憶するフラグセルと
    を含み、同一行のメモリセルとフラグセルとで1ワード
    を構成するデータ記憶手段を含み、前記メモリセルと前
    記フラグセルに検索データを与え、その検索結果に応じ
    て一致信号を出力する内容番地付記憶装置において、 前記検索結果に応じてデータの一致したメモリセルのワ
    ードに対して一致を示すフラグ情報を保持する第1のス
    テップ、および前記一致を示したワードのフラグセルの
    内容を書換える第2のステップを含む、一致ワード不要
    化方法。
  14. 【請求項14】 前記第2のステップは、前記第1のス
    テップで保持されているフラグ情報を反転して前記フラ
    グセルに書込むステップを含む、請求項13の一致ワー
    ド不要化方法。
  15. 【請求項15】 前記第2のステップは、前記第1のス
    テップで保持されているフラグ情報と前記フラグセルに
    記憶されているフラグ情報との論理を演算して前記フラ
    グセルに書込むステップを含む、請求項13の一致ワー
    ド不要化方法。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5592407A (en) * 1994-02-25 1997-01-07 Kawasaki Steel Corporation Associative memory
JP3816560B2 (ja) * 1995-12-25 2006-08-30 株式会社ルネサステクノロジ 連想メモリ回路のテスト方法及び連想メモリ回路のテスト回路
CA2227500C (en) * 1997-02-06 2001-08-14 Northern Telecom Limited Content addressable memory
EP0936625A3 (en) 1998-02-17 2003-09-03 Texas Instruments Incorporated Content addressable memory (CAM)
JP3196720B2 (ja) * 1998-03-20 2001-08-06 日本電気株式会社 連想メモリ制御回路及び制御方法
US6944709B2 (en) * 1999-09-23 2005-09-13 Netlogic Microsystems, Inc. Content addressable memory with block-programmable mask write mode, word width and priority
US6687785B1 (en) * 2000-06-08 2004-02-03 Netlogic Microsystems, Inc. Method and apparatus for re-assigning priority in a partitioned content addressable memory device
US6934795B2 (en) * 1999-09-23 2005-08-23 Netlogic Microsystems, Inc. Content addressable memory with programmable word width and programmable priority
US6252790B1 (en) * 2000-10-16 2001-06-26 Nicholas Shectman Large-capacity content addressable memory with sorted insertion
JP4749600B2 (ja) * 2001-05-30 2011-08-17 富士通セミコンダクター株式会社 エントリデータの入れ替えを高速化したコンテンツ・アドレッサブル・メモリ
TWI230392B (en) * 2001-06-18 2005-04-01 Innovative Silicon Sa Semiconductor device
KR100952427B1 (ko) * 2002-06-11 2010-04-14 에이펙셀 (주) 초 미세 분체 영역까지 분급이 가능한 건식 분급기건식 분급기
US6867989B1 (en) * 2002-07-29 2005-03-15 Netlogic Microsystems, Inc. Auto read content addressable memory cell and array
JP3935139B2 (ja) 2002-11-29 2007-06-20 株式会社東芝 半導体記憶装置
US7924588B2 (en) * 2007-12-03 2011-04-12 International Business Machines Corporation Content addressable memory with concurrent two-dimensional search capability in both row and column directions
US20090141530A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-04 International Business Machines Corporation Structure for implementing enhanced content addressable memory performance capability
US7859878B2 (en) * 2007-12-03 2010-12-28 International Business Machines Corporation Design structure for implementing matrix-based search capability in content addressable memory devices
US8117567B2 (en) * 2007-12-03 2012-02-14 International Business Machines Corporation Structure for implementing memory array device with built in computation capability
US7848128B2 (en) * 2007-12-03 2010-12-07 International Business Machines Corporation Apparatus and method for implementing matrix-based search capability in content addressable memory devices
US7920399B1 (en) 2010-10-21 2011-04-05 Netlogic Microsystems, Inc. Low power content addressable memory device having selectable cascaded array segments
US8467213B1 (en) 2011-03-22 2013-06-18 Netlogic Microsystems, Inc. Power limiting in a content search system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6381548A (ja) * 1986-09-25 1988-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高速アドレス変換装置
JPH01223697A (ja) * 1988-03-01 1989-09-06 Mitsubishi Electric Corp 内容番地付け記憶装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173872A (en) * 1985-06-13 1992-12-22 Intel Corporation Content addressable memory for microprocessor system
JPH0743947B2 (ja) * 1985-09-20 1995-05-15 株式会社日立製作所 内容呼び出しメモリ
JPH01196792A (ja) * 1988-01-29 1989-08-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
US4996666A (en) * 1988-08-12 1991-02-26 Duluk Jr Jerome F Content-addressable memory system capable of fully parallel magnitude comparisons
US5036486A (en) * 1989-07-31 1991-07-30 Hitachi, Ltd Associative memory device
JP2938511B2 (ja) * 1990-03-30 1999-08-23 三菱電機株式会社 半導体記憶装置
US5031141A (en) * 1990-04-06 1991-07-09 Intel Corporation Apparatus for generating self-timing for on-chip cache
US5220526A (en) * 1991-03-01 1993-06-15 Motorola, Inc. Method and apparatus for indicating a duplication of entries in a content addressable storage device
US5257220A (en) * 1992-03-13 1993-10-26 Research Foundation Of The State Univ. Of N.Y. Digital data memory unit and memory unit array

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6381548A (ja) * 1986-09-25 1988-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高速アドレス変換装置
JPH01223697A (ja) * 1988-03-01 1989-09-06 Mitsubishi Electric Corp 内容番地付け記憶装置

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Publication number Publication date
US5388066A (en) 1995-02-07
KR940006023A (ko) 1994-03-22
KR0137856B1 (ko) 1998-06-15

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