KR100355169B1 - 연상 메모리 및 연상 메모리의 데이타 검색 방법 - Google Patents
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Abstract
검색 시의 소비 전력을 저감시킨 연상 메모리(content addressable memory: CAM)를 제공한다.
메모리 블럭마다 데이타의 유무를 식별하는 블럭별 식별 수단 및 메모리 블럭에 대응하는 어드레스 범위의 각 어드레스마다 데이타의 유무를 식별하는 어드레스별 식별 수단을 포함하여, 데이터의 기록 상태에 의해 식별되는 메모리 블럭에 기억되어 있는 데이타의 유무를 식별하는 식별 수단 [밸리드 셀(valid cells)(10)]과, 식별 수단이 데이타의 존재를 식별한 메모리 블럭에 대해서만 검색을 행하도록 검색 동작을 제어하기 위한 검색 제어 수단을 구비하여 연상 메모리를 구성하였다.
Description
본 발명은 연상 메모리(CAM) 및 CAM의 데이타 검색 방법에 관한 것으로서, 특히 검색 시의 소비 전력을 저감시킨 CAM 및 CAM의 데이타 검색 방법에 관한 것이다.
연상 메모리(CAM)는 입력된 검색 데이타에 대하여 메모리에 유지되어 있는 데이타 내용에 대해 검색을 행한다. 그리고, 검색 데이타에 일치하는 데이타 내용이 있으면, 그 데이타가 유지되어 있는 어드레스를 출력한다. 일반적으로, CAM은 도 6에 도시한 바와 같이, 소정 어드레스 범위마다 메모리 블럭(2)이 구성되어 있다. 이 메모리 블럭(2)은 어드레스 디코더(14), 데이타 기록겸 데이타 검색용 드라이버(22), 데이타 판독용 센스 앰프(4), 검색 데이타가 각 어드레스마다 일치하고 있는지를 판단하는 워드 매치 회로(6), 워드 매치 회로(6)의 결과로부터 검색 데이타가 존재하는 어드레스를 도출하는 어드레스 인코더(8) 등을 구비하고 있다. 이 CAM의 데이타 검색은 항상 전 메모리 공간을 검색 대상으로 하고 있기 때문에, CAM의 메모리 칩 전체의 회로가 한번에 동작하게 된다. 그 때문에, 동작 전류 (특히, 피크 전류)가 커져 소비 전력이 커지게 된다.
이러한 소비 전력의 저감을 도모한 연상 메모리가 일본 특허 공개 공보 평6-333395호에 개시되어 있다. 이 연상 메모리는 검색 데이타에 대하여 메모리 블럭을 특정하는 수단을 가지며, 이 특정 수단에 의해서 특정된 메모리 블럭에 대해서만 검색 동작을 행하게 하도록 구성되어 있다. 특정 수단으로서는 외부로부터 인가된 블럭 선택 신호를 이용하고 있으며, 이 선택 신호를 기초로 메모리 블럭의 선택을 행하고 있다. 또한, 검색 데이타에 블럭 디코드용 데이타를 부가하고, 이 블럭 디코드용 데이타를 디코드하여 블럭 선택 신호를 발생시키고 있다. 또한, 검색 데이타의 일부에 소정 비트의 프리서치 데이타(pre-search data)를 부가하고, 이 프리서치 데이타를 프리서치하여 블럭 선택 신호를 발생시키고 있다. 또한, 시프트 레지스터나 지연 회로를 이용하여 소정 시간 간격으로 연속하여 블럭 선택 신호를 발생시키고 있다. 그리고, 블럭 선택 신호에 의해서 특정된 메모리 블럭에만 대하여 검색 동작을 행하게 함으로써, 동시에 동작하는 회로를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 피크 전류를 저감시켜서 검색에 요하는 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
그러나, 외부로부터 블럭 선택 신호를 인가하는 경우에는, 메모리 블럭의 선택 (특정)을 위한 여분의 신호 입력 회로나 배선 등이 필요해진다. 또한, 메모리 블럭의 특정을 행하기 위해서는 블럭 선택 신호를 발생시키는 외부 회로가 CAM의 메모리 블럭 구성을 인식하고 있을 필요가 있다. 또한, 선택한 메모리 블럭에 검색 대상의 데이타가 존재하지 않을 가능성도 있으며, 그 때에는 불필요한 검색을 행하게 된다. 즉, 블럭 선택 신호를 인가하는 방식에서는, 데이타의 유무에 상관없이 적어도 1개의 메모리 블럭이 특정되게 되어 통상의 전력 소비가 발생하게 된다.
또한, 디코더를 이용하고 있는 경우, 통상, 미리 결정된 조합으로만 블럭을 선택할 수 있다. 그 때문에, 특정할 수 있는 메모리 블럭의 자유도가 낮아지게 된다. 또한, 검색 데이타에 디코드용 데이타가 제공되고 있기 때문에, 입력 신호수가 증가하게 된다. 또한, 실시예로 기재되어 있듯이, 검색 데이타의 일부를 디코드용으로 이용하는 경우, 메모리에 기록할 때에 특정 메모리 블럭에만 데이타를 기록할 수 있다. 이러한 제한으로 인해, 데이타 기록의 자유도가 낮아지게 된다. 또한, 기록처를 지정하기 위한 회로도 별도로 필요하게 된다.
또한, 프리서치 데이타를 이용한 경우에도, 상기한 디코드용 데이타를 이용할 때와 같은 기록 제한이 발생한다. 또한, 프리서치 수단 때문에, 검색 동작이 통상보다 느려진다. 또한, 소정 시간 간격으로 블럭 선택 신호를 발생시킨 경우에는, 메모리 블럭을 단지 순차적으로 특정해가므로, 데이타가 존재하지 않는 메모리 블럭도 검색 대상에 포함시키는 경우도 있다.
이와 같이, 일본 특허 공개 공보 평6-333395호에 개시되어 있는 연상 메모리는 검색 동작이 행해지는 메모리 블럭을 특정 수단으로 특정하고, 동시에 동작하는 회로를 감소시켜서 저 소비 전력화를 도모할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 블럭 선택 신호를 발생시키는 외부 회로가 필요하거나 검색 데이타 중에 블럭 선택 신호를 발생시키기 위한 데이타 (블럭 선택 데이타, 프리서치 데이타)를 기억시킬 필요가 있다. 또한, 데이타가 기억되어 있지 않은 메모리 블럭도 검색 대상으로 하게 되는 경우도 있다. 일반적으로, 데이타가 반드시 CAM의 메모리 공간의 전부에 유지되어 있는 것은 아니다. 검색 대상이 되는 데이타가 전혀 유지되어 있지않은 경우나 데이타가 전 메모리 공간의 일부에만 유지되어 있는 경우도 있다. 이러한 데이타가 유지되어 있지 않은 메모리 공간에 대한 검색은 필요없는 검색이며, 쓸데없는 전력을 소비하게 된다. 그래서, 본 발명자는 이러한 과제를 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 본 발명에 도달한 것이다.
본 발명의 CAM 및 CAM의 데이타 검색 방법의 목적은, 데이타가 기억되어 있는 메모리 블럭을 특정하고, 이 특정된 메모리 블럭만을 검색 대상으로 하여, 검색 시의 소비 전력을 저감시키는 것이다.
본 발명의 연상 메모리의 요지로 하는 바는, 메모리 블럭마다 데이타의 유무를 식별하는 블럭별 식별 수단 및 메모리 블럭에 대응하는 어드레스 범위의 각 어드레스마다 데이타의 유무를 식별하는 어드레스별 식별 수단을 포함하여, 데이타의 기록 상태에 의해 식별되는 메모리 블럭에 기억되어 있는 데이타의 유무를 식별하는 식별 수단과, 상기 식별 수단이 데이타의 존재를 식별한 메모리 블럭에 대해서만 검색을 행하도록 검색 동작을 제어하기 위한 검색 제어 수단을 포함하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 연상 메모리의 데이타 검색 방법의 요지로 하는 바는, 메모리·블럭에 기억되어 있는 데이타의 유무를 식별하는 식별 단계와, 상기 식별 단계로 데이타의 존재가 식별된 메모리 블럭에 대해서만 검색을 행하게 하는 검색 제어 단계를 포함하는 것에 있다.
또한, 검색 대상의 데이타가 유지되어 있는 메모리 블럭은 기록된 데이타가 존재하는 메모리 블럭과 동등하다. 그래서, 상술한 바와 같이, 각 메모리 블럭마다 데이타가 기록되고 있는지의 여부를 식별하는 식별 수단을 갖추게 한다. 이 식별 수단에는 각 어드레스마다 기록이 행해지고 있는 것을 나타내는 신호를 이용하거나 또는 소정 어드레스 공간에 기록이 행해졌을 때 활성화되는 신호를 이용할 수 있다. 이 식별 수단으로부터의 신호가 참 (기록 있음)일 때, 그 신호를 출력한 메모리 블럭을 검색 가능하게 하는 신호를 활성화시킨다. 그리고, 상술한 바와 같이, 검색 제어 수단으로 그 검색 대상에 특정된 메모리 블럭만을 검색시킨다. 이에 따라, 데이타가 존재하는 메모리 블럭을 선택하고 최소의 전력 소비로 목적이 되는 검색 동작을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연상 메모리의 일 구성예를 메모리 블럭 n을 예로 들어 개념적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시한 연상 메모리에서의 메모리 블럭 n의 어드레스, 메모리 셀 및 밸리드 셀의 대응 관계를 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시한 연상 메모리에 이용되는 데이타 검출 수단의 일 실시예를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 연상 메모리의 다른 구성예를 메모리 블럭 n을 예로 들어 개념적으로 도시한 도면.
도 5는 도 4에 도시한 연상 메모리에서의 메모리 블럭 n과 블럭별 식별 수단의 대응 관계를 개념적으로 도시한 도면.
도 6은 종래의 연상 메모리의 구성을 개념적으로 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 밸리드 셀 (어드레스별 식별 수단)
12 : 메모리 셀
14 : 어드레스 디코더
18 : OR 회로 (데이타 검출 수단)
20 : 밸리드 셀 (블럭별 식별 수단)
다음에, 본 발명에 따른 연상 메모리 및 연상 메모리의 데이타 검색 방법의 실시예에 대하여 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 다만, 전 메모리 공간이 n개 (n은 양의 정수)의 메모리 블럭으로 분할되어 있는 것으로 하고 메모리 블럭 n에 대응하는 어드레스를 어드레스 n1, 어드레스 n2, …, 어드레스 ni (i는 양의 정수)로 나타내고 있다. 또한, 어드레스 ni에 대응하는 메모리 셀을 M(ni)로 나타내고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연상 메모리의 구성을 개념적으로 나타내는 도면으로, 메모리 블럭 n을 예로 들어 도시하고 있다. 이 연상 메모리는 메모리 블럭 n에 대응하는 어드레스 범위 (어드레스 n1 ∼ 어드레스 ni)의 각 어드레스마다 데이타 기록의 유무를 유지하는 밸리드 셀 (어드레스별 식별 수단)(10)을 구비하고 있다. 또한, 도 2는 도 1에 도시한 연상 메모리의 밸리드 셀(10)과 어드레스 (메모리 셀)(12)와의 대응 관계를 개념적으로 나타내는 도면이다. 도면에서는 어드레스 ni [메모리 셀 M(ni)]에 대응하는 밸리드 셀의 데이타를 V(ni)로 나타내고 있다.
그리고, 일반적인 CAM과 마찬가지로, 어드레스 지정 신호로 어드레스 ni가 지정되면, 어드레스 디코더(14)로 어드레스 ni에 대응하는 메모리 셀 M(ni)가 지정되며 M(ni)에 데이타가 기록된다 (기억된다). 데이타가 M(ni)에 기록되면, 그 어드레스 ni에 대응한 밸리드 셀이 유지하고 있는 데이타 V(ni)의 상태가 변화한다. 본 실시예에서는, V(ni)의 초기 상태 (기록이 행해지지 않은 상태)의 데이타를 "0", 기록이 행해진 상태의 데이타를 "1"로 하고 있다. 따라서, 어드레스 ni가 지정되어 메모리 블럭 n의 메모리 셀 M(ni)에 데이타가 기록되면, V(ni)는 "0"에서 "1"로 전환된다.
그리고, M(n1) ∼ M(ni) 중 적어도 1개에 데이타가 기록되어 있는 경우에는 메모리 블럭 n에 데이타가 존재하게 된다. 즉, 밸리드 셀 V(n1) ∼ V(ni) 중 적어도 1개가 "1"이면, 메모리 블럭 n에 데이타가 존재하는 것을 판별할 수 있다. 이 적어도 1개의 어드레스에 데이타가 기억되어 있는 것을 검출하는 방법으로서, 예를 들면, 밸리드 셀(10)의 논리합을 구하는 방법이 있다. 이 경우, 논리합
V(n1) or V(n2) or … or V(ni)
가 "1"이 되면, 메모리 블럭 n에 데이타가 존재하는 것을 식별할 수 있다.
도 3은 메모리 블럭 n에 대응하는 어드레스 범위 (어드레스 n1 ∼ 어드레스 ni) 중 적어도 1개의 어드레스에 데이타가 기억되어 있는 것을 검출하는 OR 회로 (데이타 검출 수단)(18)이며 메모리 블럭 n에 대응하는 전 밸리드 셀 [V(n1) ∼ V(ni)]의 데이타가 OR 회로(18)에 입력되고 있다. 그 때문에, 모든 밸리드 셀이 초기 상태("0")인 채, 즉 데이타가 기록되지 않은 상태에서는, OR 회로(18)의 출력은 "0"이 된다. 반대로, 데이타가 기록된 어드레스 ni [메모리 셀 M(ni)]가 있다면, V(ni) = "1"이 되며 OR 회로의 출력은 "1"이 된다. 따라서, OR 회로의 출력이 "1"인 것에 의해, 그 메모리 블럭 n에 데이타가 기록되어 있는 것을 식별할 수 있다.
따라서, OR 회로(18)의 출력에 의해 그 OR 회로(18)에 대응하는 메모리 블럭 n의 데이타의 유무를 식별할 수 있다. 그 때문에, OR 회로의 출력이 "1"이 되는 메모리 블럭에만 대하여 검색을 행하면 된다. 이와 같이, OR 회로(18)가 데이타의 존재를 식별한 메모리 블럭에만 검색을 행하게 하도록 검색용 드라이버를 제어함으로써, 데이타가 기록된 (기억된) 메모리 블럭만을 검색시킬 수 있다.
본 발명의 CAM은, 검색 시에, 데이타가 유지되어 있는 메모리 블럭을 특정하고, 그 메모리 블럭만을 검색 대상으로 하고 있다. 데이타가 유지되어 있지 않아 검색을 행하여도 무의미한 메모리 블럭은 검색 대상에서 제외된다. 데이타가 유지되어 있는 메모리 블럭만을 검색하므로 쓸데없는 전력 소비를 삭감할 수 있다. 또, 기록이 행해지고 있는 블럭이 적을수록 검색 대상이 되는 메모리 블럭수가 적어지므로 전력 소비를 저감시킬 수 있어 본 발명의 유효성은 커진다.
또한, 본 발명에서는 검색의 사전에 행해지는 데이타의 기록을 검출하고, 기록이 행해지고 있는 메모리 블럭을 특정함으로써, 데이타가 기억되어 있는 메모리 블럭만을 검색 대상으로 특정하고 있다. 그 때문에, 외부로부터 제공되는 블럭 선택 신호나 그 발생 회로 및 배선 등은 불필요하다. 또한, 데이타가 존재하고 있는 경우에만 그 메모리 블럭이 특정되어 검색 대상이 된다. 그 때문에, CAM 내에 전혀 데이타가 존재하지 않는 경우에는, 메모리 블럭은 1개도 특정되지 않고 전류도 거의 소비되지 않는다. 또한, 블럭 선택 신호를 발생시키는 디코더도 불필요하다. 또한, 디코더를 이용한 경우와 달리, 어떠한 조합이라도 데이타가 존재하고 있는 메모리 블럭을 특정할 수 있다. 또한, 검색 데이타에는 블럭 디코드용 데이타는 불필요하며, 검색 데이타를 메모리 블럭을 특정하기 위해서 이용할 필요는 없다. 그 때문에, 메모리 블럭으로의 기록의 제한은 없고, 어느 메모리 블럭에 기록하여도 데이타가 존재하는 메모리 블럭을 특정할 수 있다. 마찬가지로, 검색 데이타의 프리서치 데이타는 불필요하여 검색 동작이 느려지는 일도 없다. 본 발명의 연상 메모리에서는, 검색 동작 전의 사이클에서 검색 대상으로 하는 메모리 블럭은 특정되어 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명에 따른 연상 메모리 및 연상 메모리의 데이타 검색 방법은 그 외의 형태로도 실시할 수 있다. 예를 들면, 메모리 블럭 n의 밸리드 셀 중 적어도 1개가 "1"인 것의 식별은 전 밸리드 셀의 논리합 이외에도, 예를 들면 전 밸리드 셀과 "0"의 배타적 논리합
V(n1) xor V(n2) xor … xor V(ni) xor "0"
이 "1"로 되는 것에 의해, 메모리 블럭 n에 데이타가 기록되어 있는 어드레스가 있는 것을 식별할 수 있다. 또한, 데이타가 기록되어 있는 경우에, V(ni) = "0"으로 하면 전 밸리드 셀의 논리곱
V(n1) and V(n2) and … and V(ni)
또는 전 밸리드 셀과 "1"의 배타적 부논리합
V(n1) xnor V(n2) xnor … xnor V(ni) xnor "1"
이 "0"이 되는 것에 의해, 메모리 블럭 n에 데이타가 기록되어 있는 어드레스가 있는 것을 식별할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 각 메모리 블럭마다 데이타의 기록 상태를 유지하는 밸리드 셀 (블럭별 식별 수단)(20)을 구비하여 연상 메모리를 구성할 수도 있다. 도면에서는, 메모리 블럭 1, 2, …, n에 대응하는 밸리드 셀의 데이타를 W(1), W(2), …, W(n)으로 나타내고 있다. 본 실시예에서는 W(n)의 초기 상태 (기록이 행해지지 않은 상태)를 "0", 기록이 행해진 상태를 "1"로 하고 있다. 밸리드 셀 W(n)은 메모리 블럭 n의 메모리 셀 M(n1) ∼ M(ni) 중 어느 하나에 데이타가 기록되면, "0"에서 "1"로 전환된다. W(n)의 상태에 의해, 메모리 블럭 n에 데이타가 기록되어 (기억되어) 있는 것을 식별할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 연상 메모리 및 연상 메모리의 데이타 검색 방법의 실시예에 대하여 도면에 기초하여 여러가지 설명하였지만, 본 발명은 도시한 연상 메모리 및 연상 메모리의 데이타 검색 방법에 한정되는 것은 아니다. 그 외, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지의 개량, 수정, 변형을 가한 형태로 실시할 수 있다.
본 발명의 연상 메모리에 따르면, 데이타가 유지되어 있는 메모리 블럭을 특정하고, 그 메모리 블럭만을 검색 대상으로 할 수 있다. 또한, 이러한 연상 메모리의 데이타 검색 방법을 이용함으로써, 데이타가 기억되어 있지 않아 검색을 행하여도 무의미한 메모리 블럭을 검색 대상으로부터 제외할 수 있다. 이에 의해, 데이타가 유지되어 있는 메모리 블럭만을 검색하므로 쓸데없는 전력 소비를 삭감할 수 있다.
Claims (6)
- 메모리 셀 어레이가 복수의 메모리 블럭으로 분할되어 있는 연상 메모리(content addressable memory)에 있어서,상기 메모리 블럭마다 데이타의 유무를 식별하는 블럭별 식별 수단 및 상기 메모리 블럭에 대응하는 어드레스 범위의 각 어드레스마다 데이타의 유무를 식별하는 어드레스별 식별 수단을 포함하여, 데이타의 기록 상태에 의해 식별되는 상기 메모리 블럭에 기억되어 있는 데이타의 유무를 식별하는 식별 수단과,상기 식별 수단이 데이타의 존재를 식별한 메모리 블럭에 대해서만 검색을 행하도록 검색 동작을 제어하기 위한 검색 제어 수단을 포함하는 연상 메모리.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 식별 수단이,상기 어드레스별 식별 수단과,상기 메모리 블럭에 대응하는 상기 어드레스 범위 중 적어도 1개의 어드레스에 데이타가 기억되어 있는 것을 검출하는 데이타 검출 수단을 포함하는 연상 메모리.
- 삭제
- 메모리 셀 어레이가 복수의 메모리 블럭으로 분할되어 있는 연상 메모리의 데이타 검색 방법에 있어서,데이타의 기록 상태에 의해 식별되는, 상기 메모리 블럭에 기억되어 있는 데이타의 유무를 식별하는 식별 단계와,상기 식별 단계에서 데이타의 존재가 식별된 메모리 블럭에 대해서만 검색을 행하도록 검색 동작을 제어하는 검색 제어 단계를 포함하는 연상 메모리의 데이타 검색 방법.
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