JPH1145585A - Content-addressable memory circuit - Google Patents

Content-addressable memory circuit

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JPH1145585A
JPH1145585A JP19752397A JP19752397A JPH1145585A JP H1145585 A JPH1145585 A JP H1145585A JP 19752397 A JP19752397 A JP 19752397A JP 19752397 A JP19752397 A JP 19752397A JP H1145585 A JPH1145585 A JP H1145585A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to decrease the number of coincidence detection operation times and to reduce the electric power consumption by carrying out a coincidence detection operation only when a change is induced in the result of the previous retrieval by a change in a retrieval bit pattern. SOLUTION: At the time of the coincidence detection operation, a power source VDD potential is outputted through transistors(TRs) M15, M25 to M55 for coincidence detection to a coincidence detection signal line 14A in the case of all the coincidence of the bit patterns stored in memory cells 111 to 115 and the bit patterns of the retrieval data inputted through bit lines 231 to 235 and bit bars 261 to 265. A coincidence detection signal CS is supplied to a coincidence detection signal output circuit 13. At the time of a noncoincidence detection operation, the coincidence detection signal line 14A is grounded through the TRs corresponding to the noncoincidence among the TRs M16, M26 to M56 and a noncoincidence signal CS is supplied to a coincidence detection signal output circuit 13 in the case of the noncoincidence of either of the bit patterns stored in memory cells 111 to 115 and the bit patterns of the retrieval data inputted through the bit lines 231 to 235 and the bit bars 261 to 265.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内容アドレス式メモ
リ回路に関し、特に記憶したワードデータと入力された
検索データのビットパターンとの一致により上記ワード
データを検索する検索機能を有する内容アドレス式メモ
リ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a content addressable memory circuit, and more particularly to a content addressable memory circuit having a search function for searching for word data by matching stored word data with a bit pattern of input search data. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の内容アドレス式メモリ回路(C
ontet AddressableMemory,以
下CAM回路)は連想メモリ回路とも呼び、多数のワー
ドメモリセルに検索データが入力され、この検索データ
のビットパターンと上記ワードメモリセル内の記憶デー
タとの一致/不一致を判定し、上記ワードメモリセルに
対応する一致検出信号線から検索結果を出力する。
2. Description of the Related Art This type of content addressable memory circuit (C
Ontet Addressable Memory (hereinafter referred to as a CAM circuit) is also called an associative memory circuit, and search data is input to a large number of word memory cells, and a match / mismatch between a bit pattern of the search data and data stored in the word memory cell is determined. A search result is output from a match detection signal line corresponding to the word memory cell.

【0003】従来のCAM回路をブロックで示す図4を
参照すると、この従来のCAMは、検索データを保持し
ておくための各5ビットのメモリセルから成るワードメ
モリ11a,11b,・・・,11fを有するメモリセ
ルアレイ10と、ワードメモリ内の各メモリセルをデコ
ードするためのアドレスデコーダ15と、検索データビ
ットパターン及びメモリセルの記憶データを読み書きす
るためのデータ入出力回路12と、検索結果の一致信号
CSの供給に応答して優先アドレス信号ADを出力する
一致検出信号出力回路13とを備える。
Referring to FIG. 4, which shows a block diagram of a conventional CAM circuit, this conventional CAM has word memories 11a, 11b,..., Each consisting of 5-bit memory cells for holding search data. 11f, an address decoder 15 for decoding each memory cell in the word memory, a data input / output circuit 12 for reading / writing a search data bit pattern and data stored in the memory cell, A match detection signal output circuit 13 that outputs a priority address signal AD in response to the supply of the match signal CS.

【0004】次に、図4を参照して、従来の内容アドレ
ス式メモリ回路の動作について説明すると、まず、デー
タ入出力回路12に1ワードの検索データビットパター
ンを入力する。データ入出力回路12はこの検索データ
をラッチし、この検索データの全部又は所定の一部のビ
ットパターンと、各ワードメモリ11a,11b,・・
・,11fに記憶されたデータのうち、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を
比較する。
Next, the operation of the conventional content addressable memory circuit will be described with reference to FIG. 4. First, a one-word search data bit pattern is input to the data input / output circuit 12. The data input / output circuit 12 latches the search data, and stores all or a predetermined part of the bit pattern of the search data and the word memories 11a, 11b,.
.., 11f, the bit pattern is compared with the bit pattern of a portion corresponding to the bit pattern.

【0005】この比較結果、各ワードメモリ11a,1
1b,・・・,11fの各々に対応する一致検出信号線
14a,14b,・・・,14fのうちビットパターン
が一致したワードメモリ(例えば11a,11c)に対
応した一致検出信号線に論理’1’の一致信号CSを出
力し、不一致のワードメモリに対応した一致検出信号線
には、論理’0’の不一致対応の一致信号CSを出力し
て、一致検出信号出力回路13にこれら一致不一致結果
を供給する。
As a result of this comparison, each word memory 11a, 1
, 11f corresponding to each of the word memories (eg, 11a, 11c) having the same bit pattern. A match signal CS corresponding to the mismatched word memory is output to the match detection signal line corresponding to the word memory of the mismatch, and a match signal CS corresponding to the mismatch of logic '0' is output to the match detection signal output circuit 13. Supply the result.

【0006】一致検出信号出力回路13は、一致信号C
Sのうちの優先度が最も高い最優先一致線(例えば11
a)に対応する優先アドレス信号ADを出力し、アドレ
スデコーダ15に供給する。アドレスデコーダ15は、
この優先アドレス信号ADをデコードし、各ワードメモ
リ11a,11b,・・・,11fの各々に対応するワ
ード線24a,24b,・・・,24fの各々のうちの
優先アドレス信号ADに対応する1本のワード線(この
例では24a)にアクセス信号を出力する。これにより
このアクセス信号の出力されたワード線24a対応のワ
ードメモリ11aの記憶データがデータ入出力回路12
に読み出される。
The coincidence detection signal output circuit 13 outputs a coincidence signal C
The highest priority matching line (for example, 11
The priority address signal AD corresponding to a) is output and supplied to the address decoder 15. The address decoder 15
The priority address signal AD is decoded, and one of the word lines 24a, 24b,..., 24f corresponding to each of the word memories 11a, 11b,. An access signal is output to the word lines (24a in this example). Thus, the data stored in the word memory 11a corresponding to the word line 24a to which the access signal has been output is stored in the data input / output circuit 12a.
Is read out.

【0007】図4に示す従来のCAM回路の1つのワー
ドメモリ11a(以下説明の便宜上ワードメモリ11)
の構成を回路図で示す図5を参照すると、この従来のC
AM回路のワードメモリ11は、同一構成のメモリセル
111,112,・・・,115と、一致検出信号線1
4とを備える。
One word memory 11a of the conventional CAM circuit shown in FIG. 4 (word memory 11 for convenience of description below)
5 is a circuit diagram showing the configuration of the conventional C.
The word memory 11 of the AM circuit includes memory cells 111, 112,...
4 is provided.

【0008】メモリセル111は、論理’1’又は論
理’0’の情報を記憶するメモリ素子を形成する相互の
入力に相互の出力を接続したインバータI11,I12
と、インバータI11,I21の各々の出力とビット線
231とを接続しゲートをワード線24に接続したトラ
ンジスタM11と、インバータI12の出力とビットバ
ー線261とを接続し各々のゲートをワード線24に接
続したトランジスタM12と、ビット線231とビット
バー線261との相互間をつなぐよう互いに直列接続し
たトランジスタM13,M14とを備える。
[0008] The memory cell 111 includes inverters I11 and I12 each having a mutual input connected to a mutual input to form a memory element for storing information of logic "1" or logic "0".
And a transistor M11 in which each output of the inverters I11 and I21 is connected to the bit line 231 and a gate is connected to the word line 24, and an output of the inverter I12 is connected to the bit bar line 261 and each gate is connected to the word line 24. , And transistors M13 and M14 connected in series with each other so as to connect the bit line 231 and the bit bar line 261 to each other.

【0009】同様に、メモリセル112,・・・,11
5の各々は、メモリ素子を形成するインバータI21と
I22,・・・I51とI52の各々と、データ入出力
用のトランジスタM21,・・・M51の各々と、トラ
ンジスタM22,・・・M52の各々と、トランジスタ
M23,M24,・・・,M53,M54の各々とを備
える。
Similarly, memory cells 112,..., 11
5 are inverters I21 and I22,..., I51 and I52 which form a memory element, data input / output transistors M21,... M51, and transistors M22,. And transistors M23, M24,..., M53, and M54.

【0010】トランジスタM13,M23,・・・M5
3の各々のゲートはインバータI11,I21,・・・
I51の出力に、トランジスタM14,M24,・・・
M54の各々のゲートはインバータI12,I22,・
・・I52の出力にそれぞれ接続する。
The transistors M13, M23,... M5
3 have inverters I11, I21,.
The transistors M14, M24,...
Each gate of M54 is connected to inverters I12, I22,.
..Connect to the output of I52.

【0011】一致検出信号線14は、ゲートを各メモリ
セル111,112,・・・,115の各々のトランジ
スタM13とM14,M23とM24,・・・,M53
とM54の各々の組の直列接続点に接続しこの一致検出
信号線14を形成するよう直列接続されたトランジスタ
M15,M25,・・・M55と、この一致検出信号線
14の一方のトランジスタM15の一端にさらに他端を
接続し一端を接地電位GNDにゲートをCLK線30に
それぞれ接続したトランジスタM5と、入力を一致検出
信号線14の他方のトランジスタM55の他端に接続し
出力から一致信号CSを出力するインバータI1と、イ
ンバータI1の入力と電源VDDの間に接続されゲート
にクロックCLKの供給を受けるPチャネル型のトラン
ジスタP1及びゲートをインバータI1の出力に接続し
たPチャネル型のトランジスタP2とを備える。
The match detection signal line 14 has a gate connected to the transistors M13 and M14, M23 and M24,..., M53 of each of the memory cells 111, 112,.
, M54 connected to the series connection point of each pair of the transistors M15, M25,... M55, and one transistor M15 of the match detection signal line 14. A transistor M5 having one end connected to the other end and one end connected to the ground potential GND, and a gate connected to the CLK line 30, and an input connected to the other end of the other transistor M55 of the match detection signal line 14, and a match signal CS from the output. , A P-channel transistor P1 connected between the input of the inverter I1 and the power supply VDD and receiving a clock CLK at its gate, and a P-channel transistor P2 having its gate connected to the output of the inverter I1. Is provided.

【0012】次に、図5を参照して、従来のCAM回路
のワードメモリ11aの一致、不一致検索時の詳細動作
について説明すると、まず、クロックCLKが論理’
0’となりトランジスタP1が導通状態となって、一致
検出信号線14をプリチャージする。この時トランジス
タM5は非導通状態となり一致検出信号線14が接地G
NDから切り離されることにより、上記プリチャージを
行う。このようにしてまず、一致検出信号線14をプリ
チャージした後、一致検索を行う。
Next, with reference to FIG. 5, a detailed operation of the conventional CAM circuit at the time of matching / mismatch search of the word memory 11a will be described.
It becomes 0 ', and the transistor P1 becomes conductive, precharging the coincidence detection signal line 14. At this time, the transistor M5 is turned off and the coincidence detection signal line 14 is connected to the ground G.
The precharge is performed by being separated from the ND. In this manner, first, after the match detection signal line 14 is precharged, a match search is performed.

【0013】ここで、メモリセル111は論理’1’を
記憶していると仮定する。この場合、インバータI11
の出力が論理’1’で、トランジスタM13が導通状態
になっている。このメモリセル111に対して論理’
1’の検索を行うものとする。すなわちビット線231
は論理’1’、ビットバー線261は論理’0’であ
る。また、ワード線24は論理’0’のままの状態に保
持されている。CLK線30は論理’1’となり、トラ
ンジスタM5が導通状態となる。この場合トランジスタ
M13は導通状態であるので、ビット線231の論理’
1’がトランジスタM13を経由して、トランジスタM
15のゲートに供給され、これにより、トランジスタM
15は導通状態になる。すなわちメモリセル111に記
憶されたビット情報とビット線231,ビットバー線2
61を経由して入力された検索データ中のビット情報と
が一致する場合に対応するトランジスタM15が導通状
態となる。
Here, it is assumed that the memory cell 111 stores logic "1". In this case, the inverter I11
Is logic '1', and the transistor M13 is conducting. A logic '
It is assumed that 1 'is searched. That is, the bit line 231
Is logic '1' and the bit bar line 261 is logic '0'. Further, the word line 24 is maintained in a state of logic “0”. The CLK line 30 becomes logic "1", and the transistor M5 becomes conductive. In this case, since the transistor M13 is conducting, the logic
1 ′ is connected to the transistor M13 via the transistor M13.
15 to the gate of the transistor M
15 becomes conductive. That is, the bit information stored in the memory cell 111 and the bit line 231 and the bit bar line 2
When the bit information in the search data input via 61 matches, the corresponding transistor M15 is turned on.

【0014】このように、メモリセル111,112,
・・・115に記憶されたビットパターンとビット線2
31,232,・・・,235,ビットバー線261,
262,・・・,265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全て一致する場合、一致検出信
号線14にプリチャージされた電荷がトランジスタM5
5,・・・,M25、M15、M5を経由して流れ出
し、これにより一致検出信号線14がディスチャージさ
れ、インバータI1側の部分が論理’0’の状態とな
る。インバータI1はこの論理’0’を反転し論理’
1’を一致検出信号CSとして一致検出信号出力回路1
3に供給する。
As described above, the memory cells 111, 112,
... Bit pattern and bit line 2 stored in 115
, 232,..., 235, bit bar line 261,
When all the bit patterns of the search data input through 262,..., 265 match, the charge precharged to the match detection signal line 14 is the transistor M5.
5,..., M25, M15, M5, thereby discharging the coincidence detection signal line 14, and the part on the side of the inverter I1 becomes a state of logic '0'. Inverter I1 inverts this logic "0" and outputs the logic "
1 ′ as a match detection signal CS
Supply 3

【0015】次に、上記とは逆にメモリセル111は論
理’0’の情報を記憶していると仮定する。この場合イ
ンバータM12の出力側は論理’1’で、トランジスタ
M14は導通状態となる。このメモリセル111に対し
て、前述と同様に、論理’1’の一致検索を行うものと
する。すなわちビット線231は論理’1’、ビットバ
ー線261は論理’0’である。CLK線30は論理’
1’となり、トランジスタM5は導通状態になる。この
場合、トランジスタM14が導通状態であるので、ビッ
トバー線261の論理’0’が、トランジスタM14を
経由して、トランジスタM15のゲートに供給される
が、トランジスタM15は論理’0’の供給に応答して
非導通状態を保持する。すなわち不一致の場合は、一致
検出信号線14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。
Next, it is assumed that the memory cell 111 stores information of logic "0", contrary to the above. In this case, the output side of the inverter M12 is logic "1", and the transistor M14 is turned on. It is assumed that a logic "1" match search is performed on the memory cell 111 in the same manner as described above. That is, the bit line 231 is at logic '1' and the bit bar line 261 is at logic '0'. CLK line 30 is logic '
1 ', and the transistor M5 is turned on. In this case, since the transistor M14 is conducting, the logic '0' of the bit bar line 261 is supplied to the gate of the transistor M15 via the transistor M14, but the transistor M15 is supplied with the logic '0'. In response, the non-conductive state is maintained. That is, in the case of a mismatch, the charge precharged to the match detection signal line 14 is not discharged.

【0016】このように、メモリセル111,112,
・・・115に記憶されたビットパターンとビット線2
31,232,・・・,235及びビットバー線26
1,262,・・・,265とを経由して入力された検
索データのビットパターンのうちのいずれかが不一致の
場合には一致検出信号線14はプリチャージによる論
理’1’の状態を保持し、インバータI1はこの論理’
1’を反転して論理’0’をトランジスタP2に供給し
トランジスタP2はこの論理’0’をラッチし、論理’
0’の不一致対応の一致信号CSとして一致検出信号出
力回路13に供給する。
As described above, the memory cells 111, 112,
... Bit pattern and bit line 2 stored in 115
, 235, and the bit bar line 26
When any one of the bit patterns of the search data input via 1, 262,..., 265 does not match, the match detection signal line 14 holds the state of logic “1” due to precharge. And the inverter I1 has the logic '
The logic '0' is supplied to the transistor P2 by inverting the logic '1'. The transistor P2 latches the logic '0' and outputs the logic '0'.
It is supplied to the match detection signal output circuit 13 as a match signal CS corresponding to the mismatch of 0 '.

【0017】また、次のCLKサイクルにより、クロッ
クCLKの論理が’0’となり、一致検出信号線14を
プリチャージすることにより、次の一致検出動作に備え
ている。
The logic of the clock CLK becomes "0" in the next CLK cycle, and the match detection signal line 14 is precharged to prepare for the next match detection operation.

【0018】しかし、上記一致検出動作において、ワー
ドメモリ11に記憶したビットパターンとビット線2
4,ビットバー線26を経由して入力される検索データ
のビットパターンとが複数回のCLKサイクルにおい
て、毎回一致動作となるときでも、一致検出信号線14
は一致検出動作であるディスチャージ動作とプリチャー
ジ動作をCLKサイクル毎に行う。このため、各CLK
で出力される一致検出結果は変化しないにもかかわら
ず、検出回路は動作してしまうため、無駄な電流が消費
され、消費電流の増大要因となる。
However, in the above match detection operation, the bit pattern stored in the word memory 11 and the bit line 2
4, even when the bit pattern of the search data input via the bit bar line 26 is matched each time in a plurality of CLK cycles, the match detection signal line 14
Performs a discharge operation and a precharge operation, which are match detection operations, every CLK cycle. Therefore, each CLK
Although the match detection result output in step (1) does not change, the detection circuit operates, so that useless current is consumed, which causes an increase in current consumption.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の内容ア
ドレス式メモリ回路は、一致検出動作において、前回の
検出動作時と同一の結果が期待できる場合での一致検出
となるとき、すなわち、同一ワードメモリで、一致検出
が連続して生じる場合でも、CLKサイクル毎に一致検
出動作とプリチャージ動作を反復するため、無駄な電流
が消費されてしまい、消費電力の増大要因となるという
欠点があった。
In the above-described conventional content addressable memory circuit, in the match detection operation, when match detection is performed when the same result as in the previous detection operation can be expected, that is, when the same word is detected. Even if the match detection occurs continuously in the memory, the match detection operation and the precharge operation are repeated every CLK cycle, so that useless current is consumed, which is a drawback of increasing power consumption. .

【0020】本発明の目的は、前回の一致検出作時の結
果と同一の結果が期待できる場合に消費電力の低減を図
った内容アドレス式メモリ回路を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a content addressable memory circuit which reduces power consumption when the same result as the result of the previous match detection can be expected.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の内容アドレス式
メモリ回路は、各々1ワード分のビット数のメモリセル
と検索データパターン及び記憶データパターンとの一致
検索結果の一致信号の供給に応答して一致検出動作を行
い一致検出信号を生成する一致検出信号線とを含み前記
検索データを1ワード分ずつ記憶する複数のワードメモ
リを有するメモリセルアレイと、前記検索データパター
ン及び前記記憶データを読み書きするためのデータ入出
力回路と、前記一致検出信号の供給に応答して一致検出
出力信号を出力する一致検出信号出力回路とを備える内
容アドレス式メモリ回路において、前記一致検出信号線
が、前記メモリセルの各々毎に前記検索データと前記記
憶データの各々のこのメモリセル対応ビット同士の一致
検索結果の一致及び不一致を独立に検出する第1及び第
2の検出素子を有して前記メモリセルの各々毎に前記一
致検出信号を生成する前記1ワード分のビット数のセル
一致検出回路を備えて構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION A content addressable memory circuit according to the present invention responds to the supply of a match signal of a match between a memory cell having a bit number of one word, a search data pattern, and a match between a stored data pattern. A memory cell array including a match detection signal line for performing a match detection operation and generating a match detection signal, and having a plurality of word memories for storing the search data for each word, and reading and writing the search data pattern and the storage data. And a data input / output circuit for outputting a match detection output signal in response to the supply of the match detection signal, wherein the match detection signal line is connected to the memory cell. The match between the search data and the memory cell corresponding bits of each of the storage data for each of A cell match detection circuit having the number of bits of one word for generating the match detection signal for each of the memory cells, having first and second detection elements for independently detecting a mismatch; I have.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図4と共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付
して同様にブロックで示す図2を参照すると、この図に
示す本実施の形態の内容アドレス式メモリ(CAM)回
路は、従来と共通のアドレスデコーダ15と、データ入
出力回路12と、一致検出信号出力回路13とに加え
て、メモリセルアレイ10の代わりに各5ビットのメモ
リセルから成り一致不一致を各メモリセル毎に検出しこ
の各メモリセル毎の検出結果データを一致検出信号とし
て出力する一致検出回路を含むワードメモリ11Aa,
11Ab,・・・,11Afを有するメモリセルアレイ
10Aを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, in which constituent elements common to those in FIG. The content addressable memory (CAM) circuit of the present embodiment shown in FIG. 1 includes an address decoder 15, a data input / output circuit 12, and a match detection signal output circuit 13 which are common to those of the prior art. Instead, a word memory 11Aa, which includes a match detection circuit composed of memory cells of 5 bits each and detects a match / mismatch for each memory cell and outputs the detection result data for each memory cell as a match detection signal.
, 11Af are provided.

【0023】本実施の形態を特徴付けるワードメモリ1
1Aa(以下説明の便宜上ワードメモリ11A)の構成
を図5と共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付
して同様に回路図で示す図1を参照すると、この図に示
す本実施の形態の内容アドレス式メモリ(CAM)回路
のワードメモリ11Aは、従来と共通のメモリセル11
1,112,・・・,115の各々と、従来の一致検出
信号線14の代わりにメモリセル111,112,・・
・,115の保持データとビット線231,232,・
・・235,ビットバー線261,262,・・・26
5経由で供給を受けた検索入力データとの一致不一致を
各メモリセル毎に検出しこの各メモリセル毎の検出結果
データを一致検出信号として出力する一致検出回路4
1,42,・・・,45を有し一致検出信号CSを出力
する一致検出信号線14Aを備える。
Word memory 1 characterizing the present embodiment
1Aa (word memory 11A for the sake of convenience in the following description) is provided with common reference characters / numerals for components common to FIG. 5, and FIG. The word memory 11A of the content addressable memory (CAM) circuit in the form of
, 115 and memory cells 111, 112,... Instead of the conventional coincidence detection signal line 14.
, 115 and the bit lines 231, 232,.
..235, bit bar lines 261,262,... 26
A match detection circuit 4 for detecting the match / mismatch with the search input data supplied through the memory 5 for each memory cell and outputting the detection result data for each memory cell as a match detection signal.
, 45, and outputs a match detection signal CS.

【0024】一致検出回路41,42,・・・,45の
各々は、同一構成であり、各々のゲートをメモリセル1
11,112,・・・,115の各々のトランジスタM
13とM14,M23とM24,・・・,M53とM5
4の各々の組の直列接続点に接続し一致検出信号線14
Aを形成するよう直列接続された一致検出用のトランジ
スタM15,M25,・・・M55の各々と、ドレイン
を一致検出信号CSを出力するトランジスタM55の一
端にゲートをトランジスタM15,M25,・・・M5
5のゲートにソースを接地電位GNDにそれぞれ接続し
た不一致検出用のPチャネル型のトランジスタM16,
M26,・・・M56の各々とを備える。また一致検出
信号線14Aの一方のトランジスタM15の他端は電源
VDDに接続している。
Each of the coincidence detecting circuits 41, 42,..., 45 has the same configuration.
11, 112,..., 115
13, M14, M23 and M24, ..., M53 and M5
4 connected to the series connection point of each set
.. M55 connected in series to form A, and a drain connected to one end of the transistor M55 that outputs the match detection signal CS, and a gate connected to the transistors M15, M25,. M5
5, a P-channel type transistor M16 for detecting mismatch, in which the source is connected to the ground potential GND, respectively,
M26,... M56. The other end of one transistor M15 of the match detection signal line 14A is connected to the power supply VDD.

【0025】次に、図1及び図2を参照して本実施の形
態の動作について、まず、一致検出時の動作について説
明すると、ここで、メモリセル111は論理’1’を記
憶していると仮定し、したがって、インバータI11の
出力が論理’1’で、トランジスタM13が導通状態に
なっている。このメモリセル111に対して論理’1’
の検索を行うものとする。すなわちビット線231を論
理’1’に、ビットバー線261を論理’0’にそれぞ
れ設定する。また、ワード線24を論理’0’のままの
状態に保持する。トランジスタM13は導通状態である
ので、ビット線231の論理’1’がトランジスタM1
3を経由して、トランジスタM15のゲートに供給さ
れ、これにより、トランジスタM15は導通状態にな
る。すなわちメモリセル111に記憶されたビット情報
とビット線231,ビットバー線261を経由して入力
された検索データ中のビット情報とが一致する場合に対
応するトランジスタM15が導通状態となる。一方、ト
ランジスタM16のゲートにも、ビット線231の論
理’1’の信号が供給されるが、トランジスタM16は
非導通状態のままである。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2. First, the operation at the time of coincidence detection will be described. Here, the memory cell 111 stores logic "1". Therefore, the output of the inverter I11 is logic "1", and the transistor M13 is conducting. Logic "1" is applied to this memory cell 111.
Shall be searched. That is, the bit line 231 is set to logic “1” and the bit bar line 261 is set to logic “0”. Further, the word line 24 is kept at the state of logic “0”. Since the transistor M13 is conducting, the logic “1” of the bit line 231 changes to the transistor M1.
3, and supplied to the gate of the transistor M15, whereby the transistor M15 is turned on. That is, when the bit information stored in the memory cell 111 matches the bit information in the search data input via the bit line 231 and the bit bar line 261, the corresponding transistor M15 is turned on. On the other hand, the signal of logic “1” of the bit line 231 is also supplied to the gate of the transistor M16, but the transistor M16 remains off.

【0026】このように、メモリセル111,112,
・・・115に記憶されたビットパターンとビット線2
31,232,・・・,235及びビットバー線26
1,262,・・・,265を経由して入力した検索デ
ータのビットパターンとが全て一致する場合、一致検出
信号線14Aに一致検出用のトランジスタM15,M2
5,・・・,M55を経由して電源VDDの電位を出力
する。これにより一致検出信号線14Aは論理’1’の
状態になり、この論理’1’を一致検出信号CSとして
一致検出信号出力回路13に供給する。
As described above, the memory cells 111, 112,
... Bit pattern and bit line 2 stored in 115
, 235, and the bit bar line 26
When all the bit patterns of the search data input via the first, second,..., 265 match, the match detection signal lines 14A are connected to the match detection transistors M15, M2.
, M55 to output the potential of the power supply VDD. As a result, the coincidence detection signal line 14A becomes a state of logic "1", and supplies this logic "1" to the coincidence detection signal output circuit 13 as the coincidence detection signal CS.

【0027】次に、不一致検出時の動作について説明す
ると、上記とは逆にメモリセル111は論理’0’の情
報を記憶していると仮定する。この場合インバータM1
2の出力側は論理’1’で、トランジスタM14は導通
状態となる。このメモリセル111に対して、前述と同
様に、論理’1’の一致検索を行うものとする。すなわ
ちビット線231を論理’1’に、ビットバー線261
を論理’0’にそれぞれ設定する。この場合、トランジ
スタM14は導通状態であるので、ビットバー線261
の論理’0’がトランジスタM14を経由して、トラン
ジスタM15のゲートに供給されるが、トランジスタM
15はこの論理’0’の供給に応答して非導通状態を保
持する。一方、トランジスタM16のゲートにも論理’
0’が供給され、トランジスタM16はこの論理’0’
の供給に応答して導通状態になる。
Next, the operation at the time of mismatch detection will be described. Conversely, it is assumed that the memory cell 111 stores information of logic "0". In this case, the inverter M1
The output of 2 is logic '1' and transistor M14 is conductive. It is assumed that a logic "1" match search is performed on the memory cell 111 in the same manner as described above. That is, the bit line 231 is set to logic “1”,
Are set to logic '0' respectively. In this case, since the transistor M14 is conducting, the bit bar line 261
Is supplied to the gate of the transistor M15 via the transistor M14.
15 keeps the non-conductive state in response to the supply of the logic "0". On the other hand, the logic level is also applied to the gate of the transistor M16.
0 is supplied, and the transistor M16 outputs the logic '0'
Become conductive in response to the supply of

【0028】このように、メモリセル111,112,
・・・115に記憶されたビットパターンとビット線2
31,232,・・・,235及びビットバー線26
1,262,・・・,265とを経由して入力された検
索データのビットパターンのうちのいずれかが不一致の
場合には一致検出信号線14AはトランジスタM16,
M26,・・・M56のうちの上記不一致対応のトラン
ジスタを経由して接地GNDに接続された状態となるた
め、一致検出信号線14Aは論理’0’の状態になり、
この論理’0’の不一致対応の一致信号CSとして一致
検出信号出力回路13に供給する。
As described above, the memory cells 111, 112,
... Bit pattern and bit line 2 stored in 115
, 235, and the bit bar line 26
If any one of the bit patterns of the search data input via the first, second,..., 265 does not match, the match detection signal line 14A is connected to the transistor M16,
M26,... M56 are connected to the ground GND via the transistor corresponding to the mismatch, so that the match detection signal line 14A is in a logic '0' state,
The logic “0” is supplied to the match detection signal output circuit 13 as a match signal CS corresponding to the mismatch.

【0029】このように、本実施の形態のCAM回路
は、ワードメモリに記憶したビットパターンやビット
線,ビットバー線を経由して入力される検索データのビ
ットパターンが変化して、前回の検索結果に対し変化が
生じるような場合にのみ一致検出動作を行うので、前回
検索結果と同一結果が期待されるような場合は一致検出
動作が抑えられることにより、消費電力の低減ができ
る。
As described above, in the CAM circuit of the present embodiment, the bit pattern stored in the word memory and the bit pattern of the search data input via the bit line and the bit bar line change, and the previous search is performed. Since the match detection operation is performed only when a change occurs in the result, the power consumption can be reduced by suppressing the match detection operation when the same result as the previous search result is expected.

【0030】具体的には、シミュレーションにて、同一
回路構成の4ビット×64ワードのCAM回路に対し
て、全くの同一条件で消費電力を計算したところ、連続
して同一の検出結果となるような場合には、95%もの
消費電力の削減が可能であり、発明の有効性を確認し
た。
More specifically, in a simulation, when the power consumption is calculated under exactly the same conditions for a 4-bit × 64-word CAM circuit having the same circuit configuration, the same detection result is obtained continuously. In such a case, the power consumption can be reduced by as much as 95%, confirming the effectiveness of the invention.

【0031】次に、本発明の第2の実施の形態を図2と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
にブロックで示す図3を参照すると、この図に示す本実
施の形態の前述の第1の実施の形態との相違点は、デー
タ入出力回路12とワードメモリ11Aa,11Ab,
・・・,11Afの間に、クロックCLKの供給に応答
して一致検索データビットパターンをラッチするラッチ
回路16を備えることである。
Next, referring to FIG. 3, which shows a second embodiment of the present invention in which components common to those in FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the data input / output circuit 12 and the word memories 11Aa, 11Ab,
, 11Af, a latch circuit 16 for latching the match search data bit pattern in response to the supply of the clock CLK is provided.

【0032】図3を参照して本実施の形態の動作につい
て説明すると、上述の第1の実施の形態では、データ入
出力回路12から、一致検索データビットパターンがメ
モリセル111,112,・・・115に入力された時
点で検索を開始し、一致検出信号CSを一致検出信号出
力回路13に供給する。この一致検出信号出力回路13
の出力データである優先アドレス信号ADを用いて、任
意のシステムCLKで動作するようなシステムを設計す
る場合、一致検索データビットパターンの入力タイミン
グに依存して、優先アドレス信号ADの出力タイミング
が決まってしまう。そのためシステム全体のタイミング
設計が、困難となってしまう。
The operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 3. In the above-described first embodiment, the data input / output circuit 12 outputs the match search data bit pattern from the memory cells 111, 112,. The search is started at the time when the data is input to 115, and the match detection signal CS is supplied to the match detection signal output circuit 13. This coincidence detection signal output circuit 13
When designing a system that operates with an arbitrary system CLK using the priority address signal AD which is the output data of the above, the output timing of the priority address signal AD is determined depending on the input timing of the match search data bit pattern. Would. Therefore, the timing design of the entire system becomes difficult.

【0033】本実施の形態ではクロックCLKの供給に
応答して、ラッチ回路16がデータ入出力回路12から
の一致検索データビットパターンをラッチするので、こ
の種のシステム全体のタイミング設計が容易となる。
In this embodiment, since the latch circuit 16 latches the match search data bit pattern from the data input / output circuit 12 in response to the supply of the clock CLK, the timing design of the whole system of this type is facilitated. .

【0034】以上本発明の実施の形態を述べたが、本発
明は上記実施の形態に限られることなく種々の変形が可
能である。例えば、一致検出,不一致検出用トランジス
タをそれぞれNチャネル,Pチャネルトランジスタで構
成したり、出力極性に応じて一致検出トランジスタ側を
GNDと接続し、不一致検出用トランジスタ側をVDD
に接続してもよい。また、実施の形態では6ワード,5
ビットの回路構成としたが、ワード数,ビット数には制
限がない。また、メモリセル111の構造も、本実施の
形態で示した以外に、数多くのものが知られており、本
発明はこれら種々に変更された構成のものも包含するも
のである。また、第2の実施の形態で示したラッチ回路
は、一致検出信号出力回路とワードメモリとの間に挿入
して、一致検出信号線のデータをラッチすることも本発
明の主旨を逸脱しない限り適用できることは勿論であ
る。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the match detection and mismatch detection transistors may be composed of N-channel and P-channel transistors, respectively, or the match detection transistor may be connected to GND according to the output polarity, and the mismatch detection transistor may be connected to VDD.
May be connected. In the embodiment, 6 words, 5 words
Although a circuit configuration of bits is used, the number of words and the number of bits are not limited. In addition to the structure of the memory cell 111 described in this embodiment, many other structures are known, and the present invention includes those having variously changed configurations. Further, the latch circuit shown in the second embodiment may be inserted between the coincidence detection signal output circuit and the word memory to latch the data of the coincidence detection signal line without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be applied.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内容アド
レス式メモリ回路は、一致検出信号線が、メモリセルの
各々毎に検索データと記憶データの各々のメモリセル対
応ビット同士の一致検索結果の一致及び不一致を独立に
検出する第1及び第2の検出素子を有して一致検出信号
を生成するセル一致検出回路を備えるので、ワードメモ
リに記憶したビットパターンやビット線,ビットバー線
を経由して入力される検索データのビットパターンが変
化して、前回の検索結果に変化が生じるような場合にの
み一致検出動作を行うので、前回検索結果と同一結果が
期待されるような場合は一致検出動作が抑えられること
により、消費電力の低減ができるという効果がある。
As described above, in the content addressable memory circuit according to the present invention, the coincidence detection signal line is provided for each of the memory cells so that the coincidence retrieval result of the retrieval data and the bit corresponding to each memory cell of the storage data is obtained. Is provided with first and second detection elements for independently detecting a match and a mismatch of a cell, and a cell match detection circuit for generating a match detection signal. The match detection operation is performed only when the bit pattern of the search data input via the interface changes and the previous search result changes, so if the same result as the previous search result is expected By suppressing the coincidence detection operation, there is an effect that power consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の内容アドレス式メモリ回路の第1の実
施の形態を特徴付けるワードメモリの構成を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a word memory characterizing a first embodiment of a content addressable memory circuit of the present invention.

【図2】本実施の形態を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the present embodiment.

【図3】本発明の内容アドレス式メモリ回路の第2の実
施の形態を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the content addressable memory circuit of the present invention.

【図4】従来の内容アドレス式メモリ回路の一例を示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional content addressable memory circuit.

【図5】図4のワードメモリの構成を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the word memory of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10A メモリセルアレイ 11a〜11f,11Aa〜11Af ワードメモリ 12 データ入出力回路 13 一致検出信号出力回路 14a〜14f,14Aa〜14Af 一致検出信号
線 15 アドレスデコーダ 16 ラッチ回路 24a〜24f ワード線 41〜45 一致検出回路 111〜115 メモリセル 231〜235 ビット線 261〜265 ビットバー線 I11,I12,I1 インバータ M11〜M16,M21〜M26,・・・,M51〜M
56,M5,P1,P2 トランジスタ
10, 10A Memory cell array 11a to 11f, 11Aa to 11Af Word memory 12 Data input / output circuit 13 Match detection signal output circuit 14a to 14f, 14Aa to 14Af Match detection signal line 15 Address decoder 16 Latch circuit 24a to 24f Word line 41 to 45 Match detection circuits 111 to 115 Memory cells 231 to 235 Bit lines 261 to 265 Bit bar lines I11, I12, I1 Inverters M11 to M16, M21 to M26, ..., M51 to M
56, M5, P1, P2 transistor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各々1ワード分のビット数のメモリセル
と検索データパターン及び記憶データパターンとの一致
検索結果の一致信号の供給に応答して一致検出動作を行
い一致検出信号を生成する一致検出信号線とを含み前記
検索データを1ワード分ずつ記憶する複数のワードメモ
リを有するメモリセルアレイと、前記検索データパター
ン及び前記記憶データを読み書きするためのデータ入出
力回路と、前記一致検出信号の供給に応答して一致検出
出力信号を出力する一致検出信号出力回路とを備える内
容アドレス式メモリ回路において、 前記一致検出信号線が、前記メモリセルの各々毎に前記
検索データと前記記憶データの各々のこのメモリセル対
応ビット同士の一致検索結果の一致及び不一致を独立に
検出する第1及び第2の検出素子を有して前記メモリセ
ルの各々毎に前記一致検出信号を生成する前記1ワード
分のビット数のセル一致検出回路を備えることを特徴と
する内容アドレス式メモリ回路。
1. Match detection in which a match detection operation is performed in response to supply of a match signal of a match search result between a memory cell having the number of bits of one word and a search data pattern and a storage data pattern to generate a match detection signal. A memory cell array including a signal line and a plurality of word memories for storing the search data for each word, a data input / output circuit for reading and writing the search data pattern and the storage data, and supplying the match detection signal A match detection signal output circuit that outputs a match detection output signal in response to the memory cell, wherein the match detection signal line is provided for each of the memory cells. There are first and second detection elements for independently detecting the match and mismatch of the match search result between the memory cell corresponding bits. Content addressable type memory circuit, characterized in that it comprises a cell match detection circuit of the number of bits of the one-word for generating each said coincidence detection signal for each of said memory cells Te.
【請求項2】 前記セル一致検出回路が、前記1ワード
分のビットデータの順序で第1の電源と前記一致検出信
号線の出力端との間に直列接続され前記記憶データの各
々の第1の論理値に対応する前記一致に応答して導通す
る前記第1のトランジスタと、 前記記憶データの各々の第2の論理値に対応する前記不
一致に応答して導通し前記出力端を第2の電源に接続す
る前記第2のトランジスタとを備え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回路。
2. The cell match detection circuit is connected in series between a first power supply and an output terminal of the match detection signal line in the order of the bit data of one word, and the first of each of the storage data is stored in the memory. A first transistor that conducts in response to the coincidence corresponding to the logical value of the first data, and a second transistor that conducts in response to the non-coincidence corresponding to the second logical value of each of the stored data to connect the output terminal to the second terminal. 2. The content-addressable memory circuit according to claim 1, further comprising the second transistor connected to a power supply.
【請求項3】 前記一致検出信号線をプリチャージする
ことなく動作させ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回路。
3. The content addressable memory circuit according to claim 1, wherein the operation is performed without precharging the match detection signal line.
【請求項4】 前記メモリセルアレイと、前記データ入
出力回路との間にクロック信号の供給に応答して前記一
致検索データパターンをラッチするラッチ回路を備える
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
回路。
4. A content according to claim 1, further comprising a latch circuit between the memory cell array and the data input / output circuit, the latch circuit latching the match search data pattern in response to supply of a clock signal. Address type memory circuit.
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US9269565B2 (en) 2009-12-02 2016-02-23 Veeco Instruments Inc. Method for improving performance of a substrate carrier

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