内容可寻址存储器MCM69C232在交换机中的应用

内容可寻址存储器CAM(Coment-Addressable Memo-ry)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，可以极大地提高系统性能。

1 MCM69C232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(controlport)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～DQl5)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：

◇160 ns的匹配时间;

◇设有屏蔽寄存器;

◇通过芯片级联扩展深度;

◇时钟频率最高为50 MHz;

◇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;

◇20Ons的插入时间(在12个输入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(Mateh 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表中插入少量的数据项。用户通过操作控制口4个I/O寄存器来插入或删除CAM表项，当有异常状态出现时，可以从标志寄存器和错误代码寄存器反映出来。MCM69C232内部的寄存器如图2所示。

来源：电子发烧友