Assoziativspeicher (CAM) ist ein spezieller Typ des in bestimmten sehr hohen Geschwindigkeitssuche-Anwendungen verwendeten Computergedächtnisses. Es ist auch bekannt als assoziatives Gedächtnis, assoziative Lagerung oder assoziative Reihe, obwohl der letzte Begriff öfter für eine Programmierdatenstruktur gebraucht wird. (Hannum u. a., 2004) wurden Mehrere kundenspezifische Computer, wie der Goodyear STARAN, gebaut, um NOCKEN durchzuführen, und sind assoziative Computer genannt geworden.

Hardware assoziative Reihe

Verschieden vom Standardcomputergedächtnis (zufälliges Zugriffsgedächtnis oder RAM), in dem der Benutzer eine Speicheradresse und den RAM liefert, gibt das an dieser Adresse versorgte Datenwort zurück, ein NOCKEN wird solch entworfen, dass der Benutzer ein Datenwort liefert und der NOCKEN sein komplettes Gedächtnis sucht, um zu sehen, ob dieses Datenwort irgendwo darin versorgt wird. Wenn das Datenwort gefunden wird, gibt der NOCKEN eine Liste von einer oder mehr Lagerungsadressen zurück, wo das Wort gefunden wurde (und in einigen Architekturen, gibt es auch das Datenwort oder andere verbundene Stücke von Daten zurück). So ist ein NOCKEN die Hardware-Verkörperung dessen, was in Softwarebegriffen eine assoziative Reihe genannt würde.

Die Datenwortanerkennungseinheit wurde von Dudley Allen Buck 1955 vorgeschlagen.

Standards für Assoziativspeicher

Eine Hauptschnittstelle-Definition für NOCKEN und andere Netzsuchelemente (NSEs) wurde in einer Zwischenfunktionsfähigkeitsabmachung genannt die Schnittstelle des Blicks beiseite (LA-1 und LA-1B) entwickelt durch das Netzverarbeitungsforum angegeben, das sich später mit Optical Internetworking Forum (OIF) verschmolzen hat. Zahlreiche Geräte sind durch die Einheitliche Gerät-Technologie, den Zypresse-Halbleiter, IBM, Netlogic Mikrosysteme und andere zur LA-Schnittstelle-Abmachung erzeugt worden. Am 11. Dezember 2007 hat der OIF den Serienlookaside (SLA) Schnittstelle-Abmachung veröffentlicht.

Halbleiter-Durchführungen

Weil ein NOCKEN entworfen wird, um sein komplettes Gedächtnis in einer einzelnen Operation zu suchen, ist es viel schneller als RAM in eigentlich allen Suchanwendungen. Es gibt Kostennachteile zum NOCKEN jedoch. Verschieden von einem RAM-Span, der einfache Akkumulatoren hat, muss jedes individuelle Speicherbit in einem völlig parallelen NOCKEN seinen eigenen verbundenen Vergleich-Stromkreis haben, um ein Match zwischen dem versorgten Bit zu entdecken, und der Eingang hat gebissen. Zusätzlich müssen Match-Produktionen von jeder Zelle im Datenwort verbunden werden, um ein ganzes Datenwortmatch-Signal nachzugeben. Das zusätzliche Schaltsystem vergrößert die physische Größe des NOCKEN-Spans, der Produktionskosten vergrößert. Das Extraschaltsystem vergrößert auch Macht-Verschwendung, da jeder Vergleich-Stromkreis auf jedem Uhr-Zyklus aktiv ist. Folglich wird NOCKEN nur in Spezialanwendungen verwendet, wo Suche der Geschwindigkeit mit einer weniger kostspieligen Methode nicht vollbracht werden kann. Eine erfolgreiche frühe Durchführung war ein Allgemeiner Zweck Assoziativer Verarbeiter IC und System.

Alternative Durchführungen

Um ein verschiedenes Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit, Speichergröße zu erreichen und zu kosten, eifern einige Durchführungen mit der Funktion des NOCKENS durch das Verwenden der Standardbaumsuche oder hashing Designs in der Hardware, das Verwenden von Hardware-Tricks wie Erwiderung oder pipelining wett, um wirksame Leistung zu beschleunigen. Diese Designs werden häufig in Routern verwendet.

Dreifältige NOCKEN

Binärer NOCKEN ist der einfachste Typ des NOCKENS, der Datensuchwörter verwendet, die völlig aus 1s und 0s bestehen. Dreifältiger NOCKEN (TCAM) erlaubt einen dritten zusammenpassenden Staat "X", oder "Sorgen Sich" für ein oder mehr Bit im versorgten dataword nicht, so Flexibilität zur Suche hinzufügend. Zum Beispiel könnte ein dreifältiger NOCKEN ein versorgtes Wort "10XX0" haben, der einige der vier Suchwörter "10000", "10010", "10100", oder "10110" vergleichen wird. Die zusätzliche Suchflexibilität kommt an zusätzlichen Kosten über den binären NOCKEN, weil die innere Speicherzelle jetzt drei mögliche Staaten statt zwei des binären NOCKENS verschlüsseln muss. Sich dieser zusätzliche Staat wird normalerweise durch das Hinzufügen durchgeführt, dass eine Maske gebissen hat ("Sorge" oder "" Bit nicht sorgen) zu jeder Speicherzelle.

Holografisches assoziatives Gedächtnis stellt ein mathematisches Modell für zur Verfügung "sorgen Sich nicht, dass" die integrierte assoziative Erinnerung mit dem Komplex Darstellung geschätzt hat.

Beispiel-Anwendungen

Assoziativspeicher wird häufig in Computernetzwerkanschlussgeräten verwendet. Zum Beispiel, wenn ein Netzschalter einen Datenrahmen von einem seiner Häfen erhält, aktualisiert es einen inneren Tisch mit der Quelle des Rahmens MAC Adresse und der Hafen, auf dem es erhalten wurde. Es schlägt dann den Bestimmungsort MAC Adresse im Tisch nach, um zu bestimmen, welcher Hafen der Rahmen dazu nachgeschickt werden muss, und es auf diesem Hafen verbreitet. Das MAC Adressbuch wird gewöhnlich mit einem binären NOCKEN durchgeführt, so kann der Bestimmungsort-Hafen sehr schnell gefunden werden, die Latenz des Schalters reduzierend.

Dreifältige NOCKEN werden häufig in Netzroutern verwendet, wo jede Adresse zwei Teile hat: Die Netzadresse, die sich in der Größe abhängig von der Teilnetz-Konfiguration und der Gastgeber-Adresse ändern kann, die die restlichen Bit besetzt. Jedes Teilnetz hat eine Netzmaske, die angibt, welche Bit der Adresse die Netzadresse sind, und welche Bit die Gastgeber-Adresse sind. Routenplanung wird durch die Beratung eines Routenplanungstisches getan, der durch den Router aufrechterhalten ist, der jede bekannte Bestimmungsort-Netzadresse, die verbundene Netzmaske und die Information enthält, die zu Weg-Paketen zu diesem Bestimmungsort erforderlich ist. Ohne NOCKEN vergleicht der Router die Bestimmungsort-Adresse des Pakets, das mit jedem Zugang im Routenplanungstisch aufzuwühlen ist, einen logischen UND mit der Netzmaske durchführend und es mit der Netzadresse vergleichend. Wenn sie gleich sind, wird die entsprechende Routenplanungsinformation verwendet, um das Paket nachzuschicken. Das Verwenden eines dreifältigen NOCKENS für den Routenplanungstisch lässt den lookup sehr effizient in einer Prozession gehen. Die Adressen werden mit versorgt "sorgen sich" für den Gastgeber-Teil der Adresse nicht, so bekommt das Nachschlagen der Bestimmungsort-Adresse im NOCKEN sofort den richtigen Routenplanungszugang wieder; sowohl die Maskierung als auch der Vergleich werden durch die NOCKEN-Hardware getan.

Andere NOCKEN-Anwendungen schließen ein:

• Zentraleinheitskontrolleure des geheimen Lagers und Übersetzung lookaside Puffer
• Datenbankmotoren
• Datenkompressionshardware
• Künstliche Nervennetze
• Eindringen-Verhinderungssystem

Siehe auch

• Assoziative Reihe
• Inhalt addressable Netz
• Addressable zufriedener Parallele-Verarbeiter
• Addressable zufriedene Lagerung oder Dateisystem
• Tupel-Raum

Bibliografie

• Anargyros Krikelis, Charles C. Weems (Redakteure) (1997) Assoziative Verarbeitung und Verarbeiter, IEEE Informatik-Presse. Internationale Standardbuchnummer 0-8186-7661-2
• Hannum und al.. (2004). System und Methode, um eine völlig assoziative Reihe zu einem bekannten Staat an der Macht auf oder durch die Maschine spezifischer Staat neu zu fassen und zu initialisieren. Amerikanische Offene 6,823,434. Verfügbar durch die Suche an

• TRW Computerabteilung. (1963). Zuerst Zwischenbericht über die optimale Anwendung von Computern und Rechentechniken in Bordwaffenregelsystemen. (BuWeps-Projekt RM1004 M88-3U1). Alexandria, Virginia:Defence Dokumentationszentrum für die Wissenschaftliche und Technische Information.
• Stormon, C.D.; Troullinos, N.B.; Saleh, E.M.; Chavan, A.V.; Brule, M.R.; Oldfield, J.V.; ein assoziativer CMOS Mehrzweckverarbeiter IC und System, Coherent Research Inc., Östlicher Syracuse, New York, die USA, IEEE Mikro-, Dez 1992, Volumen: 12 Issue:6, Seiten 68-78.

Links

• NOCKEN-Zündvorrichtung
• Stromkreise des Assoziativspeichers (CAM) und Architekturen: Ein Tutorenkurs und Überblick
• Aspex - Computerarchitektur, die um das assoziative Gedächtnis gebaut ist
• Einleitung der Lookaside Serienspezifizierungsanstrengung (in der Nähe vom Fuß der Seite 1)
• OIF Serienlookaside verbinden Abmachung
• Arithmetik-Verarbeitung mit dem Assoziativen Gedächtnis