华中科技大学 杨黎明

    内容可寻址存储器cam（content-addressable memory）是以内容进行寻址的存储器，是一种特殊的存储阵列ram，它的主要工作机制就是将一个输入数据项与存储在cam中的所有数据项自动同时进行比较，判别该输入数据项与cam中存储的数据项是否相匹配，并输出该数据项对应的匹配信息，美国motorola公司的cam芯片mcm69c232在市场上是性价比较高的产品，因而被广泛地应用于网络通信，模式识别等领域，其用于数据检索的优势是软件无法比拟的，可以极大的提高系统性能。

    1 mcm69c32芯片介绍

    内容可寻址存储器（cam）从本质上讲是一种基于ram技术的特殊存储器，数据项存储在cam内部的阵列单元中，每个数据项中的位数称为"字宽"，阵列内所有数据项的条数称为"深度"，cam的容量通过字宽和深度来表征，mcm69c232设计可存储4096条宽度为64位的数据项。

    mcm69c232有两组数据端口：控制端口（control port）和匹配端口（match port）。控制端口用于处理器（cpu）对cam表的操作，包括插入、删除数据表项、模式设置和模拟匹配，以及读取芯片内部状态寄存器的信息等，数据项的检索通过匹配端口完成。

    尽管基于ram技术，但cam的存储机制却与ram大相径庭，图1为mcm69c232的结构框图，图中mcm69c232没有用于确定内容存储单元的地址总线，其地址线a0-a2用于对片内控制寄存器的寻址。处理器通过操作mcm69c232的控制端口（数据线dq0-dq15）可以读/写cam表中的数据项，数据项的存储地址由芯片内部逻辑控制。mcm69c232有两种工作模式：atm模式和基本模式。atm模式主要用于atm交换机对atm信元进行虚拟通路标识号/虚拟通道标识号（vpi/vci）的转换处理，基本模式主要用于以太网上的ip/mac地址匹配等数据检索。

    mcm69c232芯片的主要特性如下：

    160ns的匹配时间；

    没有屏蔽寄存器；

    通过芯片级联扩展深度；

    时钟频率最高为50mhz；

    匹配字宽和输出结果位宽可自定义；

    在atm模式下可进行vpc（virtual path circuits）和vcc（virtual connection circuits）的同时匹配；

    端口主要分为控制和匹配端口；

    200ns的插入时间（在12个端口数据项队列未满的情况下）；

    12ms的初始化时间（在设置了快速写入模式后）；

    具有符合ieee标准1149.1的测试端口（jtag）。

    2 mcm69c232芯片的使用

    在基本操作模式下，mcm69c232的读取输入数据并与cam表中的所有表项相比较，无论匹配项找到与否，当比较完成后，mc（match complete）引脚均有效，如果找到了匹配项，则ms（match successful）引脚有效，同时在mq总线上输出与匹配数据项相关的数据，如果没有找到，则mq总线保持高阻态，以便级联cam芯片来扩展存储深度。

    mcm69c232上电后，默认工作模式为基本模式，在进入数据检索操作之前，芯片必须先完成几个启动操作过程：首先，要设置全局屏蔽寄存器，定义匹配字宽和输出结果位宽；其次，要选择数据表项的写入模式，即快速写入模式还是动态写入模式；再次，要把用户需要的数据项（共64位，包括匹配字节和与其对应的输出结果字节）逐次装入cam表中。

    cam表数据项写入模式的选择，往往是在写入速度和启动匹配操作花费的时间中取个平衡，快速写入模式，常用于将大量的数据项初始写入cam表中，而动态写入模式，则常用于启动匹配后往cam表中插入少量