JPS63181198A - 選択的連想記憶装置 - Google Patents

選択的連想記憶装置

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JPS63181198A
JPS63181198A JP62013568A JP1356887A JPS63181198A JP S63181198 A JPS63181198 A JP S63181198A JP 62013568 A JP62013568 A JP 62013568A JP 1356887 A JP1356887 A JP 1356887A JP S63181198 A JPS63181198 A JP S63181198A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は記号コードの記憶と検索を行なう連想記憶装置
に関し、特にアドレス変換システムやコンピュータのモ
ニターやデバッガ−1さらに知識情報の記憶によって診
断などを行うエキスパートシステムなどに有用な選択的
連想記憶装置とその制御方式に関する。
〔従来の技術〕
一般に連想記憶装置はいくつかの記号コードを貯えると
共に検索を可能とする。すなわち検索データとしての記
号コードの入力に対して、その記号コードが登録ずみで
あればマツチ信号と合わせて登録アドレスを出力する。
そして記号コードの一部をマスクして入力してもマツチ
信号を出力できる。
しかしながらLSI化された連想記憶装置では登録アド
レズが増えて来るとマルチマツチに対応できるプライオ
リティ−・エンコーダの実現が困難になり、しかもそこ
での処理時間が大きくなる。プライオリティ−・エンコ
ーダは5〜7ビ・ントまでが作り易い範囲であり、それ
以上にする事は1ビット増す毎に回路が急激に複雑にな
る。
一方、記号コードの大きさは入力端子数の制限を受けて
64ビツト以上にする事が難かしく、現実には32ビツ
トまでのものしかない。メモリセルは一般には連想記憶
専用の方がランダム・アクセスメモリ(R,AM)用セ
ルを2個用いる場合より小さいが、記号コードの大きい
場合を想定した連想メモリセルは余り小さくならない。
したがって登録アドレス数と入力記号コードのサイズを
考え合わせると、128X64ビツト以上の記憶容量の
連想メモリLSIの実現は困難になってしまう。勿論、
この程度の容量があれば十分であるという用途も多い、
しかし知識情報処理などで必要となる記号コードの数を
考えると、連想メモリLSIに記憶させたい記号コード
の数は数1000を越すことになり、充分ではない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のように従来の連想記憶装置では記憶容量を大きく
して知識情報処理システムに応用しようとする時に登録
できる記号コード数を大きくしにくいという問題点があ
る。さらに意味記憶ネットワークの構造を記憶する連想
記憶装置の実現が難しいという問題点もある。本発明の
目的はこれ等の問題点を解決することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の選択的連想記憶装置は、複数個のRAMマトリ
クスと、前記RAMマトリクスの各ビット線の書込み回
路に接続される共通書込み手段と、複数ビット線に対応
した複数個の前記共通書込み手段につながる登録アドレ
スデコード手段と、前記各ビット線の読取り回路に接続
されるワイヤド・アンド読取り手段と、前記各ビット線
の読取り回路の出力を修正するマスキング手段と。
前記複数ビット線に対応した複数個の前記ワイヤド・ア
ンド読取り手段に接続されるエンコード手段と、各RA
Mマトリクスのワード線の選択を行うデータ・デコード
手段と、前記データ・デコード手段の入力端子に検索デ
ータ入力端子または登録エリヤ選択コード入力端子を接
続するモード・スイッチ手段とを備えて構成され、その
制御方式は、登録記号コードを前記検索データ入力端子
と前記登録エリヤ選択コード入力端子に跨がって印加し
、前記データ・デコード手段に印加される信号数を前記
登録記号コードのビット幅に合わせるように前記モード
・スイッチ手段の接続モードを制御し、または登録記号
コードに含まれる複数個の概念コードと意味関係を示す
関係述語コードを登録エリヤ選択コードとして入力し、
前記関係述語コードの一部または全部と登録エリヤ選択
コードのビット幅を合わせるようにモード・スイッチ手
段の接続モードを制御し、または登録記号コードの中の
登録エリヤ選択コード入力端子に割り当てられたビット
数がマスクされて検索される場合に、モード・スイッチ
手段に与えられる登録エリヤ選択コードが走査されるよ
うにしている。
〔作用〕
連想記憶装置においてはRAMマトリクスに比べてその
周囲のエンコード手段や登録アドレスデコード手段が大
きく、RAMマトリクスを大きくするにつれてその比率
が増大するために記憶容量の増加が困難であった。そこ
でRAMマトリクスを選択的に駆動するように、いくつ
かのエリヤに分割した状想でRAMマトリクスを大きく
すると、周囲のエンコード手段やデコード手段を大きく
しないで記憶容量を大きくする事が可能になる。
さらにRAMマトリクスの中での読取り(R)/書込み
(W)回路がより多くのRAMセルを分担するので、記
憶密度が高まる。
しかしながら上記のようにRAMマトリクスを選択駆動
されるいくつかの登録エリヤに分割して記憶容量を大き
くすると、検索データと全エリヤに登録された記号コー
ドの一斉比較が不可能になるという問題がある。そこで
記号コードの登録時に記号コードの一部でメモリエリヤ
の選択を行なわせると、検索時に検索データの一部によ
ってメモリエリヤが指定され、そのメモリエリヤでの検
索が直ちに行なわれる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。同図に
おいて選択的連想記憶装置100は複数個のRAMマト
リクス110と、そのビット線112の書込み回路11
6につながる共通書込み手段120と、それにつながる
登録アドレスデコード手段125と、各ビット線112
の読取り回路118につながるワイヤド・アンド読取り
手段130と、それにつながるエンコード手段135と
、各ビット線の読取り回路118の出力を修正するマス
キング手段145と、RAMマトリクス110のワード
線114の選択駆動を行なうデータ・デコード手段14
0と、それへの入力信号を選択するモードスイッチ手段
150とを備えている。
RAMマトリクス110は半導体メモリLSTのほとん
どに共通して使用されているものであり、ダイナミック
(D)RAMセルやスタチック(S)RAMセルや電気
的に書替えのできるリードオンリーメモリ(EAPRO
M>などのメモリセル115をビット(横)線112と
ワード(縦)線114との交点に配列している。
ビット線112に交わるメモリセル115の個数はデー
タ・デコード手段140で選択駆動されるワード線11
4の本数に等しく、データ・デコーダ140の入力が3
ビツトの時には23=8個である。8個のメモリセルの
中のいずれに“1°”を書込むかによってデータビット
の登録が行なわれる。そしていずれのメモリセルが選択
駆動されるかによって検索データと登録データとの部分
比較が行なわれ、読取り信号が比較結果となる。もう少
し正確に言えば、データの登録と読取りは次のように行
なわれる。
まずデータの登録を行う場合には入力端子108に登録
ア、ドレスコードを与え、登録アドレスデコード手段1
25によって指定された行の共通書込み手段120に1
′°の書込み指令を与える。
これによって、それにつながる全ての書込み回路116
からの゛1パの書込み動作が始まる。これに先立って登
録データが入力端子101から与えられ、さらに登録エ
リヤ選択コードが入力端子105.106から与えられ
ると、各RAMマトリクスではデータデコード手段14
0の選択するワード線114と“1″の書込み動作の始
まるビット線112との交わるメモリセル115におい
て“1″が一斉に書込まれる。
次に検索データがRAMマトリクス110に貯えられた
ものと一致するか否かは各行の全ての読取り回路118
が“1′′の読取り信号を出力できるか否かによって決
まる。すべての読取り信号が°゛1”の時にワイヤド・
アンド読取り回i¥18130は全読取り回路118の
出力の論理積が°1″になるか否かでマツチ信号“1°
′を出力するか否かを決定する。プライオリティ・エン
コード手段135は各入力記号コード(検索データ)に
対してどの行の読取り回路135がマツチ信号“1″を
出力したかを検出し、マツチした登録データの登録アド
レスコードを出力端子109から出力する。
なおRAMマトリクス110へ登録されたデータは一斉
クリヤによっても消去されるが、特定行の特定メモリエ
リヤの登録データの消去には入力端子101からall
”1”とall “0″を順次入力して、“0”′書込
みを2サイクル行なえばよい。登録データの書換えはこ
のような消去の後で行なえるようになる。
モード・スイッチ手段150は各データ・デコード手段
の3本の入力端子に与えられる入力信号を選択する部分
であり、その中の1本は常に入力端子101に接続され
、他の2本はそれぞれ入力端子102,103につなげ
られるか、または入力端子105,106につなげられ
る。いずれに接続されるかは入力端子107から与えら
れるモード制御信号によって決められる。モード制御信
号が制御するのはモードスイッチ手段150の中の2組
のスイッチ151と152である。
スイッチ151と152がそれぞれ上下に接続されると
、入力端子105と106は無効になる。その時には入
力端子101と102,103が使われ、データ・デコ
ード手段140の個数Nの3倍の幅の検索データ(まな
は記号コード)の入力が可能になる。一方、2組のスイ
ッチ151と152がそれぞれ斜めに接続されると、入
力端子102,103が無効になり、代りに入力端子1
05と106が有効になる。この入力端子は各RAMマ
トリクス110の中の1/4のメモリエリヤのみを選択
するので、登録エリヤ選択コードの入力端子と呼ばれる
。入力端子102と103が使えないために、データ(
記号コード)のビット幅はNになる。このとき2ビツト
の選択コードがあるので、登録データのビット数は4N
となる。
スイッチ151を上下に接続し、スイッチ152を斜め
に接続すると、入力端子101,102と入力端子10
6が有効になり入力端子103と105が無効になる。
この時には登録データのデータ幅が2Nになり、1ビツ
トの選択コードがあるので、登録データのデータ幅は2
X2=4Nとなる。このようにモードスイッチ手段15
0は登録データのデータ幅を調整する事に役立つ。
ここでマスキング手段145に入力端子104からマス
ク信号を与えると、マスキング手段145につながる読
取り回路118の出力は常に“1”になるように設定さ
れる。これによって一部を無視した記号コードの照合を
とる事が可能になる。たとえば、11000101を登
録した後で、11010101が検索データとして与え
られると通常ならマツチ信号が出力されない。しかし先
頭から4ビツト目にマスク信号を与えておけば4ビツト
目の“1″は無視されて、マツチ信号が出力される。
第2図(a)、(b)および(c)は第1図の実施例の
動作モードの説明図である。いずれも図面サイズの制限
で登録データの個数を6行と仮定し、データの幅を数式
で示している。同図(a)は選択コードが0ビツトの場
合(ケース(a))であり、連想記憶装置100には3
Nビツトのデータが登録されている。Nが大きいと検索
データ200の幅が非常に大きくなる。また、検索デー
タ200は記憶装置100に登録された全データと一斉
に比較される。しかしデータ幅が余り大きくない記号コ
ードを登録する時には無駄が大きい。
第2図(b)は選択コードが1ビツトの場合(ケース(
b))であり、検索データ200のデータ幅が2Nビツ
トに減り、代りに2Nビツトのデータが12個まで登録
される。モードスイッチ150が検索データを2つのメ
モリエリヤの一方にのみ入力するので、検索データと登
録データとの照合は同時には2つのメモリエリヤの一方
においてしか行なわれない。すなわち、選択的連想記憶
が起る。
第2図(c)は選択コードが2ビツトの場合(ケース(
C))であり、検索データ200のデータ幅がNビット
に減り、代りに選択的にアクセスされるメモリエリヤが
4個に増え、Nビットのデータが24個まで登録される
ようになる。
ここで注意すべき事項は (イ)データ幅が3Nのケース(a)ではデータの1部
のマスキングが3ビット単位になること、データ幅が2
Nのケース(b)では2ビット単位になること、またデ
ータ幅がNのケース(c)では1ビット単位になること
、 (U)データ幅が3Nとなるケース(a>では3ビツト
の登録データに対して8個のメモリセルを使うこと、デ
ータ幅が2Nのケース(b)では2ビツトの登録データ
に対して4個のメモリセルを使うこと、またデータ幅が
Nのケース(c、)では1ビツトの登録データに対して
2個のメモリセルを使うこと、である。
上記の点を考えると、データ幅は3Nよりは2Nの方が
、2NよりはNの方が良い。ここに選択的連想記憶の存
在価値がある。またNを32に設定した時に、128ビ
ツトのデータを登録したいというケースが生ずれば、モ
ードスイッチ150を用いてケース(a)のモードで使
用してもらう事になるが、一般にはケース(C)のモー
ドで利用してもらう方が有利である。
ケース(C)の選択的連想記憶回路は登録データ数が増
える代りに、検索データが全登録データと一斉に比較さ
れないという問題を抱えることになる。しかし、使用方
法を工夫すれば、その問題を避けることが可能である。
以下に使用方法についての説明をする。
第3図はケース(C)の選択的連想記憶装置へ登録され
るデータ例を示す。4つのデータの先頭301の2ビツ
トが入力端子105と106から与えられるようにする
と、4つのデータが別々の登録メモリエリヤに登録され
る。検索の時には検索データの先頭の2ビツトでメモリ
エリヤの選択がなされ、残りの部分302で選択された
メモリエリヤ内での検索が行なわれる。照合結果はエン
コード手段135からと入力端子105,106から与
えられる事になる。
この場合、先頭301の2ビツトをマスクできない。し
かし16〜64ビツトの記号コードの中の全てのビット
位置でマスクが起る事は稀であり、その中の数ビツト程
度は変化しない部分である。その部分を入力端子105
と106に割り当てれば、実用上田る事はない。例えば
正社員か否かの区分と性別と氏名と出身地と所属と年令
を記号化して記号コードとする場合、区分や性別は余り
マスクされる対象にならないだろう。正社員で男性の中
で出身地が東京の人の氏名と所属と年令を知りたいとい
う間合わせはあり得るが、逆に氏名と所属と年令が与え
られて、その人の性別とか正社員か否かの区分を間合わ
せることはないと考えられるからである。
もし先頭2ビツトをマスクして検索を行なう必要がある
とすれば、当然、先頭2ビツトを順次走査する事が必要
になる。すなわち、4回アクセスを行なう必要がある。
検索のサイクルタイムTcが1回あり100nsecで
あるとし先頭ビットが1%の頻度でマスクされるとする
と、平均のサイクルタイムTaは近似的に となり、それ程大きくならない。
第1図では登録エリヤ選択コードは2ビットまであった
が、3ビツトとか4ビツトへと増やす方が各ビット線1
12の両端の読取り回路118や書込み回路116の受
持つメモリセル115の個数が多くなり、連想メモリセ
ルとして見た時の記憶密度が高くなる。2つのセルの中
の一方は必ずII O11になるという点も記憶密度を
高めるのに有効である。またエンコーダ135とかデコ
ーダ125.140のサイズや個数を増やさずにメモリ
セル数のみを増やす場合、記憶容量増加に伴うチップサ
イズの増加が小さくなる。多分RAMマトリクス110
だけの面積がチップ全体の1/8を占めるに過ぎないと
すると、その場合にRAMマトリクス110のメモリ容
量を8倍に増やしてもチップサイズは2倍にしか増えな
い。
チップサイズを余り増やさずに登録メモリエリヤ数を大
きくして行けるとすると、第2図のデータの先頭ビット
数が2ビツトから3ビツトとが4ビツトに増えることに
なる。その場合でもそこへ割当てることのできるデータ
は存在し、多くの場合データ作成の年月とか作成者の所
属とか氏名とかはそのようなデータとして役立つ。つま
り1年前にA氏が入力したデータを間合わせる事は多い
が、何かのデータを与えてその作成者や作成年を検索す
ることは少ないと思われる。もちろん稀なケースが起れ
ば、その時だけ少し検索時間が増える事になる。
ここで登録エリヤ選択コードのビット数をBとすると、
第2図(c)のケース(C)において2部1個の登録デ
ータの幅は(N+B)になる。
というのは登録データの1部を選択コード入力端子に与
えることが出来るがらである。第2図(a)のケース(
a)においては、1個の登録データの幅がN(B+1)
ビットとなる。登録データの幅と個数の積は各行の登録
データビット数であって、ケニス(a)においてはN(
B+1)であり、ケース(C)においては(N+B)2
Bになる。Bが2でNが16の時には、それぞれ48と
72となる。
第4図は登録データビット数とデータデコーダの個数N
との関係を示している。パラメータとして各データデコ
ーダの入力端子数B+1のBを変えている。たて軸40
1は登録データビット数を、横軸402はNの値を目盛
っている。また実線はケース(a)の場合を、破線はケ
ース(c)の場合を示している。Bが2以上になるとケ
ース(c)の方がはるかに有利になる。特に、Bが4の
時のケース(C)の登録データビット数は顕著に大きく
、Nが小さい時に増加効果が大きい。
第5図は概念間の意味関係を示す関係述語の一例を示し
ている。左列に関係述語を示し、右列に各関係述語の意
味の概容を示す。データAとBを結ぶ関係述語1s−a
はAがBである事を意味する。
AとBを結ぶpart−ofはAがBの一部である事を
意味する。AとBを結ぶa−kind−。
fはAがBの一種である事を意味する。AとBを結ぶ1
nstance−ofはAがBの一例である事を意味す
る。
第6図は意味ネットワークによる知識情報の記述例であ
る。2列目620と3列目630の各単語はその識別コ
ードで表現されるとする。1列目610にあるのが関係
述語である。各行の関係述語と2つの単語を1つのデー
タとして連想記憶装置に貯える場合に関係述語をベース
にして意味ネットワークを検索する事が多いので、関係
述語がマスクされる事は稀である。そこで関係述語の識
別コードを登録エリヤ選択コード(入力端子105.1
06)に割当てる事が好都合である。
1s−aを1つ目のメモリエリヤに、pfrt−Ofを
2つ目のメモリエリヤに、a−kind−Ofを3つ目
のメモリエリヤに、1nstance−ofを4つ目の
メモリエリヤにそれぞれ割当てるようにすれば、意味関
係データを4つのメモリエリヤにほぼ均等に分けて登録
できる。
同図において1s−aと1つ目の単語(人間)が与えら
れると1番目のメモリエリヤでサーチが行なわれ、その
データの登録アドレスが判明す ゛る。そのアドレスを
用いて2つ目の単語(動物)が判明する。それと次の関
係述語(part−of)を用いて2番目のメモリエリ
ヤがら別の単語(肉)を導き出すことが出来る。これと
次の関係述語(a−k i n d−o f )を用い
て3番目のメモリエリヤから次の単語(食物)を導き出
せる。
この単語と関係述語(i nstance−of)を用
いると4番目のメモリエリヤから「人間も場合によって
は(やき肉)」になり得る事を推論できることになる。
なお以上の説明において、RAMマトリクスの横線をビ
ット線、縦線をワード線と呼んできたが、これを逆に名
付ける事も可能であって、以上の名称は本発明の請求の
範囲を限定するものでない。
〔発明の効果〕
以上に述べたように本発明によれば従来の連想記憶装置
の記憶容量を大きくできない構造上の問題点と意味ネッ
トワークの構造を記憶させる事が難かしいという問題点
と選択的検索による検索時間増大の問題点とを改良でき
るという効果がある。
また本発明は知識情報の記憶だけでなく、アドレス変換
やコンピュータのモニターやデバッガ−に適用でき、さ
らに知識情報の記憶を通してエキスパートシステムにも
使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第1
図の実施例の動作モードの説明図、第3図は登録データ
の一例を示す説明図、第4図は登録データビット数とN
との関係の説明図、第5図は意味ネットワークの関係述
語の一例の説明図、第6図は意味ネットワークによる知
識情報の記述例である。 100・・・選択的連想記憶装置、101〜103・・
・登録データ・検索データの入力端子、104・・・マ
スキング信号の入力端子、105,106・・・登録エ
リヤ選択コードの入力端子、107・・・モードスイッ
チ手段の制御信号入力端子、108・・・データの登録
アドレスの入力端子、109・・・検索結果の出力端子
、110・・・RAMマトリクス、112・・・ビット
線、114・・・ワード線、11′5・・・メモリセル
、116・・・書込み回路、118・・・読取り回路、
120・・・共通書込み手段、125・・・登録アドレ
ス・デコード手段、130・・・ワイヤド・アンド読取
り手段、135・・・エンコード手段、140・・・デ
ータデコード手段、145・・・マスキング手段、15
0・・・モードスイッチ手段。 fee) 第 ′l 図 foo 葛 3 図 #2

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数個のRAMマトリクスと、前記RAMマトリ
    クスの各ビット線の書込み回路に接続される共通書込み
    手段と、複数ビット線に対応した複数個の前記共通書込
    み手段につながる登録アドレスデコード手段と、前記各
    ビット線の読取り回路に接続されるワイヤド・アンド読
    取り手段と、前記各ビット線の読取り回路の出力を修正
    するマスキング手段と、前記複数ビット線に対応した複
    数個の前記ワイヤド・アンド読取り手段に接続されるエ
    ンコード手段と、各RAMマトリクスのワード線の選択
    を行うデータ・デコード手段と、前記データ・デコード
    手段の入力端子に検索データ入力端子または登録エリヤ
    選択コード入力端子を接続するモード・スイッチ手段と
    を備えた事を特徴とする選択的連想記憶装置。
  2. (2)複数個のRAMマトリクスと、前記RAMマトリ
    クスの各ビット線の書込み回路に接続される共通書込み
    手段と、複数ビット線に対応した複数個の前記共通書込
    み手段につながる登録アドレスデコード手段と、前記各
    ビット線の読取り回路に接続されるワイヤド・アンド読
    取り手段と、前記各ビット線の読取り回路の出力を修正
    するマスキング手段と、前記複数ビット線に対応した複
    数個の前記ワイヤド・アンド読取り手段に接続されるエ
    ンコード手段と、各RAMマトリクスのワード線の選択
    を行うデータ・デコード手段と、前記データ・デコード
    手段の入力端子に検索データ入力端子または登録エリヤ
    選択コード入力端子を接続するモード・スイッチ手段と
    を備えた選択的連想記憶装置において、 登録記号コードを前記検索データ入力端子と前記登録エ
    リヤ選択コード入力端子に跨がつて印加し、前記データ
    ・デコード手段に印加される信号数を前記登録記号コー
    ドのビット幅に合わせるように前記モード・スイッチ手
    段の接続モードを制御する事を特徴とする選択的連想記
    憶装置の制御方式。
  3. (3)登録記号コードに含まれる複数個の概念コードと
    意味関係を示す関係述語コードを登録エリヤ選択コード
    として入力し、前記関係述語コードの一部または全部と
    登録エリヤ選択コードのビット幅を合わせるようにモー
    ド・スイッチ手段の接続モードを制御する特許請求の範
    囲第2項記載の選択的連想記憶装置の制御方式。
  4. (4)登録記号コードの中の登録エリヤ選択コード入力
    端子に割り当てられたビット数がマスクされて検索され
    る場合に、モード・スイッチ手段に与えられる登録エリ
    ヤ選択コードが走査されるようにした特許請求の範囲第
    2項、または第3項記載の選択的連想記憶装置の制御方
    式。
JP62013568A 1987-01-20 1987-01-22 選択的連想記憶装置 Expired - Lifetime JPH0721957B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62013568A JPH0721957B2 (ja) 1987-01-22 1987-01-22 選択的連想記憶装置
DE3801380A DE3801380A1 (de) 1987-01-20 1988-01-19 Zeichenfolge-erkennungsvorrichtung mit einem speicher, dessen speicherbereiche selektiv zugreifbar sind
US07/146,164 US4958377A (en) 1987-01-20 1988-01-20 Character string identification device with a memory comprising selectively accessible memory areas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62013568A JPH0721957B2 (ja) 1987-01-22 1987-01-22 選択的連想記憶装置

Publications (2)

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