內容可尋址存儲器CAM在交換機中的應用

時間：2023-05-01 11:42:42 電子通信論文我要投稿

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內容可尋址存儲器CAM在交換機中的應用

摘要：介紹了內容可尋址存儲器ＣＡＭＭＣＭ６９Ｃ２３３的特點及使用。通過某交換機應用表明，可大幅度提高數據檢索速度，增強系統可靠性。

關鍵詞：CAM 數據檢索嵌入式實時控制系統 MAC RTOS

內容可尋址存儲器ＣＡＭ（ＣｏｎｔｅｎｔＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＭｅｍｏｒｙ?是一種特殊的存儲陣列。它具有將輸入數據與ＣＡＭ中存儲的所有數據項同時進行比較，迅速判斷輸入數據是否與ＣＡＭ中存儲的數據項相匹配，并給出數據項對應地址和匹配信息的特點，因而被廣泛地應用于通信、模式識別等領域。在某型號交換機的設計中，筆者應用ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司的ＣＡＭ芯片——ＭＣＭ６９Ｃ２３３實現數據檢索功能，既提高了系統資源的利用率，又保障了系統性能，大大縮短開發周期。

１ＭＣＭ６９Ｃ２３３功能簡述

ＣＡＭ是一種基于ＲＡＭ技術的存儲器，數據項存儲在ＣＡＭ內部的陣列中。每個數據項的位數叫字寬，陣列內所有數據項的條數叫做ＣＡＭ的深度，ＣＡＭ的容量通過字寬和深度來表征。ＭＣＭ６９Ｃ２３３可存儲４０９６條寬度為６４位的數據項。圖１所示為ＭＣＭ６９Ｃ２３３的結構框圖。

ＭＣＭ６９Ｃ２３３有兩個數據端口：控制端口（ＣｏｎｔｒｏｌＰｏｒｔ）和匹配端口（ＭａｔｃｈＰｏｒｔ）。控制端口用于ＣＡＭ表（ＣＡＭＴａｂｌｅ）的操作，除用于數據項的增加／刪除、校驗、統計外，還可以讀取芯片內部狀態寄存器的信息。數據的檢索通過匹配端口完成。盡管基于ＲＡＭ技術，ＣＡＭ的存儲機制卻與ＲＡＭ大相徑庭。如圖１所示，ＭＣＭ６９Ｃ２３３沒有用于確定內容存儲地址的地址總線，地址線Ａ０～Ａ２用于對片內控制寄存器的尋址。在寫ＣＡＭ模式下，ＭＣＭ６９Ｃ２３３從控制端口數據線ＤＱ０～ＤＱ１５讀取需要寫入的數據項，數據項的存儲地址由芯片內部邏輯控制。

用戶可對ＭＣＭ６９Ｃ２３３的匹配規則進行編程，在讀ＣＡＭ模式（查找匹配）時，ＭＣＭ６９Ｃ２３３直接從匹配口數據線ＭＱ０～ＭＱ３１讀入數據，并按照預先定義的匹配規則將輸入數據項與陣列中的所有數據項進行并行比較。如果數據項存在，匹配口輸出該數據項的索引值，且ＭＳ為０；如果數據項不存在，ＭＳ為１。由于比較過程只需一個時鐘周期，所以速度極快。ＭＣＭ６９Ｃ２３３的最長匹配時間為２１０ｎｓ。

ＭＣＭ６９Ｃ２３３有兩種工作模式：ＡＴＭ模式和基本模式。ＡＴＭ模式主要用于ＡＴＭ交換機中對ＡＴＭ信元的處理。基本模式的應用十分靈活，由于匹配規則可編程，用戶可根據不同的應用場合實現檢索功能。

２應用實例

２．１設計要求

某型號交換機根據產品定義用于ＡＴＭ網絡和基于以態網的城域網Ｅ－ＭＡＮ（ＥｔｈｅｒｎｅｔＭｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）的連接。其ＡＴＭ端口工作速率為１５５Ｍｂｐｓ，以太網端口工作速率為１００Ｍｂｐｓ。系統數據流如圖２所示。

圖2 交換機系統數據流圖

上行方向，交換機首先在系統內嵌的ＶＰ／ＶＣ通道表內檢查每一個ＡＴＭ信元內的虛通路值／虛鏈接值ＶＰＩ／ＶＣＩ（ＶｉｒｔｕａｌＰａ

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