JPH069118B2 - 連想記憶装置 - Google Patents

連想記憶装置

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JPH069118B2
JPH069118B2 JP59267839A JP26783984A JPH069118B2 JP H069118 B2 JPH069118 B2 JP H069118B2 JP 59267839 A JP59267839 A JP 59267839A JP 26783984 A JP26783984 A JP 26783984A JP H069118 B2 JPH069118 B2 JP H069118B2
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八郎 山田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は連想記憶装置すなわち記憶内容に基づいて番
地づけを行なうことのできる記憶装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
この種の連想記憶装置は電子計算機の一つの構成要素と
して使われる重要な装置である。連想記憶装置の応用例
は「大型プロジェクトによる超高性能電子計算機」(通
商産業省工業技術院編集,日本産業技術振興協会発行4
7年7月発行)のPP45〜48に述べられている。こ
れによると連想記憶装置は、バッファメモリのセクタが
主記憶装置のどのアドレスに対応するかを記憶し、論理
のアドレスから物理アドレスへのアドレス変換を内容探
索によって高速に行なうことを可能にする。また、日経
エレクトロニクス(1980.10.27発行)の10
2〜136のページには、リスト処理,画像処理,デー
タベースへの応用が記載されている。
この種の連想記憶装置に使われる連想記憶素子について
は既に多くの文献にたとえば「情報処理ハンドブツク」
に掲載されている「論理記憶」(47年5月オーム社発
行,情報処理学会編集,PP13〜96〜PP13〜9
9)などに紹介されている。これによると、この種の連
想記憶装置は情報を記憶しうる各記憶素子ごとに記憶内
容と探索情報との一致を調べる一致検出回路を設けた構
成の連想記憶素子を必要とする。従って所望のデータの
格納位置を示すアドレスを供給することによりアクセス
される通常の記憶装置に使われる記憶素子に比べ、従来
の連想記憶素子は構成が複雑であり、そのビット当りの
コストが数十倍におよぶという欠点を有していた。
この欠点を除去するため、情報を記憶する部分に通常の
記憶素子を用い、ワード単位に一致検出回路を設けた連
想記憶装置が従来考えられていた。
しかし、この連想記憶装置の探索にはビット数に対応し
た回数の探索動作が必要である欠点を有していた。
さらに、探索情報をアドレス入力とし、データ情報を記
憶する第1の通常の記憶素子と、データ情報あるいは第
1の通常の記憶素子の読取り出力をアドレス入力とし、
探索情報を記憶する第2の通常の記憶素子とを用いた連
想記憶装置が特開昭49−73039に開示されてい
る。しかし、この連想記憶装置は通常の記憶素子で構成
できる利点を有しているが、探索情報あるいはデータ情
報のビット数数が多くなると、必要とする記憶素子数が
著しく増大し、価格上昇をもたらす欠点を有している。
〔発明の目的〕
本発明の目的は前記従来の欠点を容易に解決した高速、
大容量、低価格な連想記憶装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は探索情報や登録情報の一部を
マスクしての探索動作が可能である連想記憶装置を提供
することにある。
さらに、本発明の他の目的は情報間の区切りが不明確な
データストリームを探索情報とする探索を可能にした連
想記憶装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、セルサイズと接続ライン数
を削減し、低価格な連想記憶素子を提供することにあ
る。
(発明の構成) したがって、本発明によれば、情報を記憶する記憶セル
と、記憶セルへの書込みデータと読取り指示とを共用す
る行選択線と、記憶セルへの書込みを指示する列選択線
と、読取り信号検出線と、行選択線上の書込みデータを
列選択線により選択的に記憶セルに供給する書込み選択
トランジスタと、行選択線により記憶セルの内容を選択
的に読取り信号検出線に出力する読取り選択トランジス
タとを備え、隣接する行の記憶素子の読取り選択トラン
ジスタの出力を共通に前記読取り信号検出線に接続して
成る連想記憶素子を用いたことを特徴とする連想記憶装
置が得られる。〔実施例〕 以下図面を用いて本発明のさらに詳細な説明を行なう。
第1図は本発明による連想記憶装置の一実施例の説明図
である。この連想記憶装置はN個に分割された入力デー
タ101として与えられる探索情報に一致する記憶情報
が格納されているアドレスを出力するものである。行列
状に配置された記憶素子で構成された記憶手段110
と、Mビットの入力データ101とマスク信号102と
を入力とし、記憶手段110と行選択線121でつなが
るN個の行デコード手段120と、動作モード信号10
3を入力とし、記憶手段110と行選択線121でつな
がる登録行駆動手段130と、登録アドレス142と書
込み信号104とを入力とし、記憶手段110と行選択
線141とつながる列デコード手段140と、記憶手段
110の各列の読取り信号111を並列に入力し、これ
に一致する情報が記憶されている記憶手段の列を示す探
索アドレス情報152を外部機器に出力する出力手段1
50とを備えて構成される。
この連想記憶装置の記憶構成をM×Nビット2ワード
とすると、記憶手段110は(2N×N+1)行2
列すなわち(2×N+1)ワード2ビットの記憶素
子で構成される。この場合、探索情報や登録情報はM×
Nビットとなり、それらはN分割されて、N個のMビッ
トの入力データ101として供給される。また、登録ア
ドレス142のビット数はKビットとなる。
次に第1図の連想記憶装置の動作説明を行なう前に、記
憶手段110の動作について説明する。
第2図は記憶手段110内の各記憶素子の接続図を示
す。各記憶素子210は行選択線121,列選択線14
1,読取り信号線211で接続される。読取り信号線2
11は、第1図における読取り信号線111に対応し、
列選択線141及び行選択線121は、第1図における
同一番号の同一信号と同じである。記憶素子120は、
(2×N+1)行2列のマトリクス状に配列されて
いる。各行の行選択線121と各列の列選択線141と
各列の読取り信号線211は共通に接続され、外部に取
出される。各列の読取り信号線211には負荷抵抗22
0が接続されている。列選択線141は1列の記憶素子
210への書込みを許し、この時の書込みデータは行選
択線121を介して供給される。すなわち、書込みは特
定の列に並列に行なわれる。行選択線121はまた各行
の記憶素子210の記憶内容の読取り指示にも利用され
る。行選択線121により読取り指示された複数行の記
憶素子の内容は共通に接続された読取り信号線211に
よりワイヤードNORされて出力される。一例して、読
取り指示された3行の任意の列の記憶素子の内容をA,
B,Cとすると、負荷抵抗220と読取り信号線211
とにより、 の論理が行なわれて、読取り信号線211に出力され
る。すなわち、否定論理和により、読取り信号線211
には読取り指示された記憶素子の内容が全て“0”であ
る場合に“1”の読取り信号111が発生する。
第1図の連想記憶装置の動作モードは動作モード信号1
03と書込み信号104とで選択される。これらの信号
の組合せとして(0,1),(0,0),(1,0)が
供給されると、それぞれ探索動作、登録動作、削除動作
が行なわれる。記憶手段110の行選択線121は先に
説明したように探索動作時には記憶手段110の各行の
記憶素子への読取り動作の行選択線となり、登録動作時
及び削除動作時には各行への書込みータ線とな。これ
は、録駆動手段130の出力に接続する行選択線121
も同様である。登録駆動手段130は、動作モード信号
103を入力とし、入力された動作モード信号103を
重い負荷の行選択線121を駆動できるように、バッフ
ァアンプとして働く。
登録動作時に各行デコード手段120は登録情報の部分
データとなる入力データ101をデコードして、各行選
択線121に供給する。また、列デコード手段140は
“0”の書込み信号により、登録アドレス142で指定
される烈選択線141を選択し、その列に対し行選択線
121で示される書込みデータの並列書込みを許す。登
録情報はN個のMビットの入力データ101に分割され
て各行デコード手段120に供給されるので、記憶手段
110の登録アドレス42で指定された列には各入力デ
ータ101で指定される行のみ“0”となる書込みデー
タが格納される。また、記憶手段110の最下位行の行
選択線121には登録行駆動手段130により“0”の
書込みデータが供給される。従って、最下位行の登録ア
ドレス142で指定され列の記憶素子に登録済みである
ことを示す“0”が格納される。
削除動作時には“1”の動作モード信号103と“0”
の書込み信号104並びに削除しようとする列を示す登
録アドレス142とが供給される。登録行駆動手段13
0は“1”の動作モード信号103が供給されると、最
下位行の行選択線121に“1”の書込みデータを供給
する。従って、最下位行の登録アドレス42で指定され
た列の記憶素子に未登録状態であることを示す“1”が
格納され、削除動作がなされる。
探索動作時には“0”の動作モード信号103と“1”
の書込み信号104が供給され、さらにN分割された探
索情報がN個のMビットの入力データ101として供給
される。各行デコード手段120は入力データ101で
指定された行の行選択線121を選択的に駆動し、登録
行駆動手段130は記憶手段110の最下位行の行選択
線121を駆動する。そして、駆動された(N+1)本
の行選択線121につながる全ての列の記憶素子の内容
は一斉に読取られる。記憶手段110内の各記憶素子の
読取りデータ線211は内部で列毎に共通に接続されて
いる。このため、駆動された(N+1)本の行選択線1
21につながる記憶素子からの読取り信号は各列内で否
定論理和が行なわれ、各列の読取り信号111として出
力手段150に供給される。
登録情報はN個の入力データ101にN分割され、各入
力データ101で指定される行のみ“0”となるビット
パタンで記憶されているので、探索情報に一致する登録
情報が格納されている列の選択された(N+1)個の記
憶素子の内容の否定論理和結果である読取り信号111
は“1”となる。また、探索情報と1ビットでも異なる
登録情報が格納されている列では、異なっている入力デ
ータ101で指定された行選択線121につながる記憶
素子の読取り信号が“1”となるため、各入力データ1
01で指定される記憶素子の内容の否定論理和結果であ
る読取り信号111は“0”となる。なお、この不定論
理和は記憶手段110の最下位行の記憶素子の読取り信
号も含めて行なわれるため、削除された列の読取り信号
111は必ず“0”となる。すなわち、各列の読取り信
号111は記憶手段の各列に格納されている登録情報と
与えられた探索情報とが一致しているか否かをそれぞれ
“1”,“0”で示す。
なお、各行デコーダ手段120に入力されているマスク
信号102は探索情報をMビットの入力データ単位にマ
スクしての探索に用いられている。“0”のマスク信号
102が供給された行デコーダ120はそれにつながる
全ての行選択線121に“1”を供給するので、この行
選択線121につながる記憶素子の読取りは禁止され
る。したがって、探索情報のMビットの単位のマスクが
可能となる。
この読取り信号111は出力手段150に供給される。
出力手段150は読取り信号111を探索アドレス情報
152として外部機器に供給るためのバッファアンプや
読取り信号111を並列に入力し、それを探索アドレス
情報152として直列に出力する並列入力直列出力シフ
トレジスタや読取り信号111コード化して探索アドレ
ス情報152として出力するエンコーダ等で構成され
る。出力手段150としてシフトレジスタやエンコーダ
を用いると探索アドレス情報152のビット数が少なく
なり、入出力端子数が削減される。
以上説明したように、この連想記憶装置は(2×N+
1)行2列の記憶素子を用いて、M×Nビット2
ードの連想記憶装置を構成できる。一例として、M=
2,N=64,K=12とする1メカビットの記憶素子
で128ビット4096ワード、すなわち512キロビ
ットの大容量で安価な連想記憶装置を実現できる。ま
た、探索情報の一部をマスクしての探索が可能である。
さらに、探索動作,削除動作、登録動作は1回の記憶手
段110のアクセスでなされ、従来のビット・シリアル
あるいはワードシリアルの連想記憶装置に比べ極めて高
速に動作する。
なお、この連想記憶装置では記憶手段110の各列の使
用状態を示す情報を最下位 行の記憶素子に格納させていたが、削除動作時に各行デ
コード手段120にマスク信号102を供給すれば、登
録アドレス142で指定された列の記憶素子の内容を全
て“1”に書込むことができ、その列を未使用状態にで
きる。したがって、記憶手段110の最下位並びに登録
駆動手段130を省略することも可能である。
第3図は第2図の記憶手段を構成る記憶素子の一実施例
の説明図である。この記憶素子はQ,Q,Q,Q
のPチャンネルMOSトランンジスタとQ,Q
のNチャンネルMOSトランジスタから構成され
る。トランジスタQ,Q,Q,Qによりコンブ
リメンタリMOS(CMOS)の記憶セルが構成され、
電源電圧VDDとそれより低いサブストレート電圧V
SSが印加されている。
記憶セルへの書込みは列選択線141に電圧VSSを印
加し、行選択線121に書込みデータ“1”,“0”に
対応して電圧VDD,VSSを供給することにより行な
われる。すなわち、トランジスタQ5のゲートに電圧V
SSを印加すると、トランジスタQ5に導通し、行選択
線121上の書込みデータに対応した電圧がトランジス
タQ3,Q4のゲートに供給される。この場合、行選択
線121に“1”の書込みデータに対応する電圧VDD
が印加されていると、トランジスタQ4,Q1が導通
し、トランジスタQ3,Q2が開放され、記憶セルにデ
ータ“1”が格納される。また、電圧VSSが行選択線
121に印加されていると、トランジスタQ4,Q1が
開放し、トランジスタQ3,Q2が導通し、記憶セルに
データ“0”が格納される。従って、記憶セルの内容
“1”,“0”はトランジスタQ3のゲートの電圧V
DD,VSSに対応する。
記憶セルの内容の読み出しは、電圧VSSを印加するこ
とにより行なわれる。この場合、トランジスタQ7は導
通し、トランジスタQ6は記憶内容が“1”の場合に導
通し、“0”の場合に開放する。従って、読取り信号線
211につながる第2図の負荷抵抗220とトランジス
タQ6,Q7とによりインバータが構成される。第2図
に示すように複数の記憶素子210が読取り信号線21
1が共通に接続されているので、負荷抵抗220と複数
の記憶素子内のトランジスタQ6,Q7とによりNOR
ゲートが構成される。従って、読取り信号線211で共
通に接続され、行選択線121に電圧VSSが印加され
ている記憶素子210の内容が全て“0”である場合の
み読取り信号線211の電圧がVDDとなる。すなわ
ち、“1”の読取り信号111が発生する。
この記憶素子は通常のアドレスを供給してアクセスする
CMOSスタテイックRAMと同じ接続ライン数であ
り、トランジスタが1個多いだけである。従って、従来
の連想記憶素子に比べ、接続ライン数とトランジスタ数
が少なく、価格低下をもたらす。
第4図は第3図に示した記憶素子の他の実現例を説明す
る回路図である。この記憶素子はバイボーラ型のPRO
Mであり、トランジスタ10のエミッタと読取り信号線
211間にヒユーズ420が設けられている。この記憶
素子は、第3図に示した記憶素子と異なり、記憶内容を
修正する機能がない。このため、第1〜3図における列
選択線141が用意されていない。さらに、第1図にお
ける列デコード手段140、読取り信号線211は、第
2図と同様に第1図における読取り信号111を出力す
る。この記憶素子は、第2図と同様に(2×N+1)
行2列のマトリクス状に配列されている。記憶内容
“0”をヒユーズの溶断に対応させる。記憶内容は行選
択線121に電源電圧VDDを供給することにより、読
取り信号線211に読取られる。複数の記憶素子に共通
に接続された読取り信号線211には選択された記憶素
子の内容の論理和が出力される。従って、選択された記
憶素子の内容が全て“0”のときにのみ読取り信号線2
11に“0”の読取り信号111が発生する。
この記憶素子を用いた連想記憶装置は登録情報の書換え
ができないが、第3図の記憶素子に比べより大容量の記
憶手段110を実現できる。従って、言語翻訳の辞書等
の書換えが不要な応用に適している。
第5図は本発明による連想記憶装置の他の実施例の説明
図である。この連想記憶装置は長大なデータストリーム
を探索情報として入力し、入力されたデータストリーム
内に登録情報に一致するデータがどこに含まれているか
を照合するものであり、第1図に示した連想記憶装置に
対応する連想記憶ユニット510と、シリアルに入力さ
れるデータストリームをバラレルに変換し、連想記憶ユ
ニット510に入力データ101を供給するシフトレジ
スタ520とを備えてなる。シフトレジスタ520は直
列に接続されたレジスタ530で構成される。
探索情報のデータストリームや登録情報はJ個のMビッ
トの部分データ501を単位として、クロツク信号53
1に同期して直列に入力される。探索情報や登録情報は
J×Mビット並列に入力される。J×Mビットを8ビッ
トにすると、アスキーコード等で表現された記号単位に
入力され、記号列の照合に便利である。この場合、第5
図ではJ=4,M=2となり、部分データ501及び連
想記憶ユニット510への入力データ101のビット数
は2ビットとなる。
登録動作ではシフトレジスタ20に部分データ501単
位にクロック信号531に同期して登録情報を入力し、
これが完了すると各レジスタ530から登録情報が入力
データ101として並列に連想記憶ユニット510に供
給される。次に登録アドレス142と“0”の動作モー
ド信号103と“0”の書込み信号104とを供給し、
第1図の連想記憶装置と同様に連想記憶ユニットへの登
録動作がなされる。削除動作は動作モード信号103を
“1”に換えることにより、登録動作と同様に行なえ
る。但し、登録情報の入力は必要としない。
探索動作ではシフトレジスタ20に部分データ501単
位にクロック信号531に同期して探索情報を逐次入力
し、部分データ501が入力される毎に各レジスタ53
0から探索情報として入力データ101を並列に連想記
憶ユニット510に供給する。入力データ101を探索
情報とする連想記憶ユニット510での探索動作は第1
図の連想記憶装置と同期に行なわれ、探索情報に一致す
る登録情報が格納されているアドレスを示す探索アドレ
ス情報152が出力される。この連想記憶ユニット51
0での探索動作は探索情報として部分データ501を入
力する毎に行なわれる。従って、探索情報をJ×Mビッ
ト移動させながら探索動作を行なう。J×Mビットが1
記号を示すとると、逐次記号をずらしながらの記号列照
合が可能となる。
なお、マスク情報502は探索情報の一部のマスクに用
いられ、シフトレジスタ520内で探索情報と共に移動
し、マスク信号102として連想記憶ユニット510に
供給される。登録情報の一部をマスクしての探索動作は
外部から直接マスク信号102を供給することで可能と
なる。
この連想記憶装置は探索情報や登録情報を部分データ5
01毎に直列に入力するため、入力端子数を削減でき
る。また、情報間の区切りが不明確なデータストリーム
を探索情報として取扱うことができ、長大な記号列内の
記号列照合を可能にする。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による連想記憶装置は所望の
データの格納位置に示すアドレスを供給することにより
アクセスされる通常の記憶素子とほぼ同じセルサイズの
記憶素子を用いた安価な記憶手段110で構成できる。
(2×N+1)ワード2ビットの記憶素子を用いて
ワードM×Nビットの低価格大容量の連想記憶装置
を構成できる。従って、1メカビットの半導体技術を用
いれば、一例としてM=2,N=32とすると8キロワ
ード64ビットすなわち512キロビットの連想記憶装
置を1チップで実現でき。一般に市販されている半導体
連想メモリの容量が1キロビット以下あるのに比較し、
本発明による連想記憶装置の記憶容量は極めて大きいと
いえる。
また、その連想記憶装置の探索動作や登録動作は1回の
記憶手段110のアクセスで完了でき、従来のワードシ
リアル・ビットパラレルあるいはワードパラレル・ビッ
トシリアルの連想記憶装置に比べ高速である。
さらに、探索情報の一部をマスクしての探索動作も可能
である。また、情報間の区切れが不明確なデータストリ
ームを探索情報して逐次入力し、探索情報を移動させて
の探索動作も可能である。このため、探索情報や登録情
報を信号列とすると、言語翻訳やテキストサーチ等で必
要となる記号列照合が可能となる。先に示した1メカビ
ットの半導体技術を用いると、長さ8個の記号列を8千
個1チップに格納でき、1チップ当り8千語を照合可能
な極めて低価格,高速,小型,低消費電力の記号列照合
装置を実現できる。
また、第3図に例として示した記憶素子は従来の連想記
憶素子に比べ、トランジスタ数と接続ライン数が著しく
削減されており、セルサイズを縮小できる。また、第4
図に一例としてした記憶素子は1個のトランジスタで構
成されており、さらにセルサイズを縮小でき、より低価
格、大容量の連想記憶装置を実現できる。
また、この連想記憶装置は複数の記憶素子の読取り信号
の論理積演算を読取り信号線211上で行なっている。
記憶手段110を行デコード手段120毎に分離し、記
憶手段外で読取り信号の理積演算を行なうと、記憶手段
外に設けた論理積手段に読取り信号を導く信号線用の面
積が著しく大きくなる。例えば、8千列の記憶手段を用
いて、各列からの読取り信号線を2ミクロンピッチで配
線しても、1千本の配線に2ミリ副の配線領域を必要と
する。しかしながら、本発明の連想記憶装置では読取り
信号線211上で論理積を行なっているため、論理積の
ための特別な配線領域を必要としないため、価格低下を
もたらす。
なお、第3図、第4図に示した記憶素子は一例であり、
他のスタティクックメモリ素子、あるいはEPROM等
も同様に利用でき、以上の説明は本発明の特許請求の範
囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による連想記憶装置の一実施例の説明
図、第2図は第1図に用いた記憶手段の一実施例の説明
図、第3図、第4図はカルボン酸塩による連想記憶装置
に用いる記憶素子の回路図、第5図は本発明による連想
記憶装置の他の実施例の説明図。 110…記憶手段、120…行デコー手段、130…登
録行駆動手段、140…列デコード手段、150…出力
手段、210…記憶素子、220…負荷抵抗、420…
ヒューズ、510…連想記憶ユニット、520…シフト
レジスタ、530…レジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報を記憶する気憶セルと、気憶セルへの
    書込みデータと読取り指示とを共用する行選択線と、記
    憶セルへの書込みを指示する列選択線と、読取り信号検
    出線と、行選択線上の書込みデータを列選択線により選
    択的に記憶セルに供給する書込み選択トランジスタと、
    行選択線により記憶セルの内容を選択的に読取り信号検
    出線に出力する読取り選択トランンジスタとを備え、隣
    接する行の記憶素子の読取り選択トランジスタの出力を
    共通に前記読取り信号検出線に接続して成る連想記憶素
    子を用いたことを特徴とする連想記憶装置。
JP59267839A 1984-12-19 1984-12-19 連想記憶装置 Expired - Lifetime JPH069118B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59267839A JPH069118B2 (ja) 1984-12-19 1984-12-19 連想記憶装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59267839A JPH069118B2 (ja) 1984-12-19 1984-12-19 連想記憶装置

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Publication Number Publication Date
JPS61145797A JPS61145797A (ja) 1986-07-03
JPH069118B2 true JPH069118B2 (ja) 1994-02-02

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ID=17450333

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JP59267839A Expired - Lifetime JPH069118B2 (ja) 1984-12-19 1984-12-19 連想記憶装置

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JPS5927037B2 (ja) * 1973-11-21 1984-07-03 ゲオルギイ ヴイクトロヴイチ ヴイタリエフ 連想記憶装置
JPS58212697A (ja) * 1982-06-04 1983-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 符号化回路

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