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內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器CAM在交換機(jī)中的應(yīng)用
摘要：介紹了內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器ＣＡＭ ＭＣＭ６９Ｃ２３３的特點(diǎn)及使用。通過(guò)某交換機(jī)應(yīng)用表明，可大幅度提高數(shù)據(jù)檢索速度，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。
關(guān)鍵詞：CAM 數(shù)據(jù)檢索 嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng) MAC RTOS
內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器ＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ?是一種特殊的存儲(chǔ)陣列。它具有將輸入數(shù)據(jù)與ＣＡＭ中存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)同時(shí)進(jìn)行比較，迅速判斷輸入數(shù)據(jù)是否與ＣＡＭ中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)項(xiàng)相匹配，并給出數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)應(yīng)地址和匹配信息的特點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于通信、模式識(shí)別等領(lǐng)域。在某型號(hào)交換機(jī)的設(shè)計(jì)中，筆者應(yīng)用ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司的ＣＡＭ芯片——ＭＣＭ６９Ｃ２３３實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索功能，既提高了系統(tǒng)資源的利用率，又保障了系統(tǒng)性能，大大縮短開發(fā)周期。
１ ＭＣＭ６９Ｃ２３３功能簡(jiǎn)述
ＣＡＭ是一種基于ＲＡＭ技術(shù)的存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)項(xiàng)存儲(chǔ)在ＣＡＭ內(nèi)部的陣列中。每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的位數(shù)叫字寬，陣列內(nèi)所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的條數(shù)叫做ＣＡＭ的深度，ＣＡＭ的容量通過(guò)字寬和深度來(lái)表征。ＭＣＭ６９Ｃ２３３可存儲(chǔ)４０９６條寬度為６４ 位的數(shù)據(jù)項(xiàng)。圖１所示為ＭＣＭ６９Ｃ２３３的結(jié)構(gòu)框圖。
ＭＣＭ６９Ｃ２３３有兩個(gè)數(shù)據(jù)端口：控制端口（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｒｔ）和匹配端口（Ｍａｔｃｈ Ｐｏｒｔ）�？刂贫丝谟糜冢茫粒捅恚ǎ茫粒� Ｔａｂｌｅ）的操作，除用于數(shù)據(jù)項(xiàng)的增加／刪除、校驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)外，還可以讀取芯片內(nèi)部狀態(tài)寄存器的信息。數(shù)據(jù)的檢索通過(guò)匹配端口完成。盡管基于ＲＡＭ技術(shù)，ＣＡＭ的存儲(chǔ)機(jī)制卻與ＲＡＭ大相徑庭。如圖１所示，ＭＣＭ６９Ｃ２３３沒有用于確定內(nèi)容存儲(chǔ)地址的地址總線，地址線Ａ０～Ａ２用于對(duì)片內(nèi)控制寄存器的尋址。在寫ＣＡＭ模式下，ＭＣＭ６９Ｃ２３３從控制端口數(shù)據(jù)線ＤＱ０～ＤＱ１５讀取需要寫入的數(shù)據(jù)項(xiàng)，數(shù)據(jù)項(xiàng)的存儲(chǔ)地址由芯片內(nèi)部邏輯控制。
用戶可對(duì)ＭＣＭ６９Ｃ２３３的匹配規(guī)則進(jìn)行編程，在讀ＣＡＭ模式（查找匹配）時(shí)，ＭＣＭ６９Ｃ２３３直接從匹配口數(shù)據(jù)線ＭＱ０～ＭＱ３１讀入數(shù)據(jù)，并按照預(yù)先定義的匹配規(guī)則將輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)與陣列中的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行并行比較。如果數(shù)據(jù)項(xiàng)存在，匹配口輸出該數(shù)據(jù)項(xiàng)的索引值，且ＭＳ為０；如果數(shù)據(jù)項(xiàng)不存在，ＭＳ為１。由于比較過(guò)程只需一個(gè)時(shí)鐘周期，所以速度極快。ＭＣＭ６９Ｃ２３３的最長(zhǎng)匹配時(shí)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(jī)中對(duì)ＡＴＭ信元的處理。基本模式的應(yīng)用十分靈活，由于匹配規(guī)則可編程，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)檢索功能。
２ 應(yīng)用實(shí)例
２．１ 設(shè)計(jì)要求
某型號(hào)交換機(jī)根據(jù)產(chǎn)品定義用于ＡＴＭ網(wǎng)絡(luò)和基于以態(tài)網(wǎng)的城域網(wǎng)Ｅ－ＭＡＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的連接。其ＡＴＭ端口工作速率為１５５Ｍｂｐｓ，以太網(wǎng)端口工作速率為１００Ｍｂｐｓ。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如圖２所示。
圖2 交換機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖
上行方向，交換機(jī)首先在系統(tǒng)內(nèi)嵌的ＶＰ／ＶＣ通道表內(nèi)檢查每一個(gè)ＡＴＭ信元內(nèi)的虛通路值／虛鏈接值ＶＰＩ／ＶＣＩ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐａ
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