内容可寻址存储器CAM在交换机中的应用

介绍了内容可寻址存储器CAMMCM69C233的特点及使用。通过某交换机应用表明,可大幅度提高数据检索速度,增强系统可靠性。

基于FPGA的内容可寻址存储器研究设计与应用

内容可寻址存储器 (CAM )是一种快速匹配存储器件 ,在通信、雷达等许多领域有着广泛的应用。在介绍CAM基本原理的基础上 ,提出了在两类新型FPGA上实现CAM的设计方法 ,并讨论了两种基于CAM的新型关联比较器 (CP)实现途径 ,通过半实物仿真实验 ,验证了CAM和CP的实时信号处理性能。

一种基于ARM和内容可寻址存储器的硬件防火墙

该文介绍了一种基于ARM的硬件防火墙方案,由于采用了内容可寻址存储器芯片MCM69C232,使得系统处理能力强,简单可靠,使用灵活,适用性强,具有良好的应用前景。

一种基于FPGA的内容可寻址存储器的设计

介绍了内容可寻址存储器的传统电路模型、工作原理及其特点,进而提出了一种基于FPGA内部逻辑资源的新型等效逻辑电路。相比现有电路,该电路可以通过分析实际需求的单位数据字长以及数据控制精度减少片内寄存器等逻辑资源的开销,从而实现使用较少的资源构建相同规模的内容可寻址存储器。该电路可以在绝大多数FPGA芯片上得到实现,使用成本低,配置灵活,易于构建。

基于三态内容寻址存储器的路由表压缩和存储技术研究

针对高性能路由器中的路由存储和快速查找问题,提出了将冗余裁减算法和掩码扩展技术相结合的方法来压缩路由表.冗余裁减算法寻找路由表中的等价路由并删除冗余表项;掩码扩展技术则利用三态内容寻址存储器(TCAM)的非连续掩码的特点,对具有相同下一跳和相同前缀长度的路由项进行归并,并利用基于前缀扩展和逻辑最小化思想的增量更新算法,实现路由表动态更新过程中路由的重新归并.实验结果表明,本方法可以将路由表条目至少减少40%.

内容可寻址存储器MCM69C432及其在防火墙中的应用

介绍了MCM69C432的结构、特点及使用方法,针对其特点提出了一种基于它的嵌入式防火墙方案,通过构建CAM规则匹配单元对数据包头和数据载荷进行并行过滤,对过滤的结果根据规则响应要求集中进行处理,提高了过滤效率,使得系统处理能力强,简单可靠,相对与纯硬件的基于ASIC的防火墙使用更灵活,适用性更强,具有良好的应用前景。

基于布鲁姆过滤器算法和三态内容寻址存储器的高效范围匹配方法

该文基于布鲁姆过滤器算法和三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory,TCAM)技术提出一种高效范围匹配方法,解决了目前TCAM范围匹配方案存在的存储利用率低、功耗大的问题。设计基于最长共同前缀的分段匹配算法(Segmented Match on Longest Common Prefix,SMLCP)将范围匹配拆分为前缀匹配和特征区间比对两步,TCAM空间利用率达到100%。根据SMLCP算法设计了BF-TCAM模型,使用布鲁姆过滤器对关键字过滤,屏蔽无关项参与比较,大幅降低功耗。使用流水线缩短关键路径长度,使查找操作在一个时钟周期内完成。研究结果表明,所提方法实现了零范围扩张,工作功耗较传统TCAM降低50%以上。

利用内容可寻址技术的存储器BISR方法

随着缺陷密度的增加,在存储器中设计冗余行或冗余列替换有缺陷的存储器单元已成为提高存储器成品率的常用方法.然而基于冗余行或冗余列的修复方法不仅对冗余资源的利用率较低、冗余分析算法较复杂,且受限于存储器生产厂商提供的冗余资源结构.针对此,提出了利用内容可寻址技术结合冗余行和冗余列来修复存储器的方法.该方法中,内容可寻址存储器不仅用于存储修复信息,还被用于当作冗余字替换故障字实现字修复,而冗余行和冗余列则分别用于修复行或列地址译码故障;并在译码逻辑输出端设计控制电路,避免对已修复的故障字进行访问.文中方法简单易行、面积开销小、利于扩展且修复效果好.实验结果表明,该方法在获得同样修复效率的情况下,冗余资源和内容可寻址存储器面积开销最小约为已有二维冗余修复方法的20%.

内容可寻址存储器的FPGA设计与应用

内容可寻址存储器(CAM)是一种快速匹配存储器件,在通信、雷达等许多领域有着广泛的应用。在介绍CAM基本原理的基础上,提出了以两类新型FPGA实现CAM的设计方法。例举了一种基于CAM实现的关联比较器及其在雷达截获系统信号处理领域的重要作用。

雷达截获系统基于内容可寻址存储器的实时脉冲去交错方法研究

在在简要介绍雷达截获系统传统脉冲去交错方法的基础上，阐述了基于内容可寻址存储器（CAM）的基本原理及其在实时脉冲去交错领域的应用，以Virtex系列FPGA为例提出了三种在可编程器件上实现CAM的方法。

三态内容寻址存储器与多核网络处理器结合的IP查找加速模型

提出了一种三态内容寻址存储器(TCAM)与多核网络处理器(NP)相结合的IP报文路由查表加速模型.将前缀长度大于24的表项存放在硬件TCAM中;将前缀长度小于等于24的转发表项组织成压缩的二叉树形式,依据该数据结构截取其中部分表项并存放在硬件中,将其他部分存放在NP的2级缓存中,并将该部分的内存地址索引存放在TCAM中以加速查找;在静态随机存储器中存放转发信息,以最大限度地减小NP报文查表所需访存时延.结果表明:所提出的报文处理模型的可扩展性强,当路由表规模扩大时,其存储资源开销几乎不增加;而利用NP的多线程特性,其报文转发的理论吞吐量可达100Gb/s的级别,能够满足现有核心路由器的转发需求.

利用域转换的三态内容寻址存储器报文分类算法

针对基于三态内容寻址存储器(TCAM)的报文分类存在范围扩张导致空间利用率较低的问题,提出了一种利用域转换的报文分类算法(DTRM)。首先将规则集独立的范围预编码算法中范围规则编码所需的比特数量由2k-1替换为任意值,从而能够利用TCAM中的所有冗余位进行编码,实现新范围域的构建,然后利用范围规则的分布特征,以规则集能够表示为较少的TCAM表项为原则,设计域转换函数,将规则集原始范围域转换为新构建的范围域。报文分类时,利用域转换函数将报文头部转换为新构建范围域中的某一数值或范围,并与TCAM表项进行并行比较,最终得到分类结果。仿真结果表明,与并行报文分类算法相比,DTRM算法的范围扩张因子由1.6减少至1.21,TCAM空间利用率由63%增加至82%,同时支持规则的增量更新。

基于三态内容寻址存储器的多模式匹配算法

传统模式匹配算法在高速环境下无法实现数据包的实时处理。为此,提出一种基于三态内容寻址存储器(TCAM)的快速多模式匹配算法,通过模式移位将长模式截取为若干个子串,第1级TCAM存储子串,第2级TCAM存储子串的序列编号。搜索模式时,第1级TCAM向后端输出命中表项的编号,第2级TCAM实现序列编号的匹配,从而获得长模式的匹配信息,并通过编号空间划分方法压缩表项数目以提高资源利用率。实验结果表明,该算法可以实现网络数据的高速匹配处理,与基于hash标识的移位存储算法相比,具有空间消耗少的优势。

低功耗内容寻址存储器的设计

分析了传统内容寻址存储器(CAM)结构,提出其功耗模型。根据功耗模型,设计了一种适用于以太网MAC地址识别的新型低功耗CAM单元结构及其预充电路。基于SMIC 0.18μm/1.8V工艺库,利用HSPICE平台对电路进行仿真,仿真频率为100MHz。结果表明,64×64的新型CAM阵列平均查找时间为0.8955ns,写入功耗和查找功耗分别为22.61μW/b和4.186μW/b,仅为传统CAM结构的12.58%和37.9%。

内容可寻址存储器MCM69C232及其应用

介绍内容可寻址存储器MCM69C232的结构、特点、性能及使用方法,针对MCM69C232的基本工作模式,给出了其在交换机系统中的应用。实践表明,采用CAM可极大地提高数据检索速度和系统性能,增强系统可靠性。

基于内容可寻址存储器MCM69C232的数据检索

本文介绍了内容可寻址存储器MCM69C232的结构、特点、性能及使用方法。针对MCM69C232的基本工作模式,结合作者的应用,给出了硬件接口方法,并对CAM数据检索和相应RAM的操作给出了控制流程。通过作者的应用表明,采用CAM可极大地提高数据检索速度,增强系统可靠性。

基于March算法的三态内容寻址存储器的故障诊断及实现

介绍了三态内容寻址存储器的硬件组成,分析了三态内容寻址存储器的工作原理,结合March算法的理论设计了三态内容寻址存储器故障诊断的方法,并介绍了故障检测的流程,在VxWorks的操作系统下以Tornado为开发平台实现了三态内容寻址存储器的故障诊断功能,最后给出了实验结果。实际应用表明结果可靠性能高能满足用户的需求。

铁电晶体管近似搜索存储器的电流模测量实现

在高硬件容错性模型中,近似搜索可应对数据量与运算量需求能效提高的问题.针对三态内容寻址存储器在近似搜索模式下精度低、可扩展性差等问题,提出了一种电流模测量方案.该方案基于铁电晶体管优化了存储单元的结构设计以降低面积与功耗;将阵列搜索不匹配度由原先的电压输出改为电流输出,提高了电路可扩展性;引入了将模拟电流信号转化为数字脉冲信号的感测放大器(sense amplifier,SA)作为外围电路以检测存储阵列的不匹配度输出.通过Hspice与Virtuoso仿真平台搭建瞬态仿真电路实验,验证了该方案成功地实现了高能效三态内容寻址存储器近似搜索.

一种基于包围盒的存储高效SDN规则缓存算法

软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)是一种革命性的网络架构,主要思想是将控制平面与数据平面分离,并且还拥有开放可编程特性。其对数据包转发以及网络资源管理方面有着极高的要求。三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory,TCAM)因其快速规则匹配能力通常作为规则的缓存应用于SDN交换机中。规则缓存将大部分流量引导到高性能的硬件路径上,可以显著提升网络性能。然而,规则之间存在的依赖关系使得缓存的利用率变低。因此,合理的规则缓存算法对本就稀有的TCAM资源来说十分重要。聚焦规则间的依赖关系,该文提出了CacheBand规则缓存算法。该算法利用包围盒思想,通过对规则及当前流量的分析,智能产生绷带规则,切断了规则间的依赖关系。实验证明,在不同数据包速率下,与同类算法相比,CacheBand可减少约68%的缓存条目,显著降低了流表压力,为数据转发提供了可靠的缓存方案。

应用NAND型闪存的高速大容量图像存储器

针对单片闪存存储速度低,容量小,且存在无效块的问题,提出了一种高速大容量图像存储器的可靠性存储方案。通过分析闪存的组织结构和特征,并区分闪存写入无效块和非写入无效块,提出了基于CAM的数据分类匹配检测机制,以提高无效块信息匹配速度,并采用SRAM阵列冗余备份防止数据写入错误。在此基础上,提出了具有双总线结构的双流水线机制,多个流水线级出现写入无效块时,不中断流水线,保证存储器写入速度。通过搭建硬件平台进行实验测试,结果表明,该方法能够在5个系统时钟周期内实现无效块匹配,其持续存储速度达到960 Mb/s,持续读取速度达到1.152 Gb/s,擦除速度达到27.3 Gb/s,系统存储容量为80 GB。