[发明专利]联想存储器装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是如下专利的部分延续并要求它们的优先权：2001年8月10日提交的被许可的美国专利申请序列号09/928,151、现在的美国专利编号6,760,821、标题为“用于数据检查和操作的存储器引擎”(AMEMORY ENGINE FOR THE INSPECTION AND MANIPULATIONOF DATA)，以及包括2003年12月4日提交的美国专利申请序列号10/728,234、标题为“用于笛卡尔控制器的数据处理系统”(DATAPROCESSING SYSTEM FOR A CARTESIAN CONTROLLER)和2003年12月4日提交的美国专利申请序列号10/727,811、标题为“数据处理系统的蜂窝引擎”(CELLULAR ENGINE FOR A DATAPROCESSING SYSTEM)的实质性主题，通过引用将二者全部结合于本文。

技术领域

本发明一般涉及用于数据处理的联想存储器支持，更具体地说，涉及利用改进的联想技术提供更快的数据处理速度和灵活性的存储器引擎。

背景技术

搜索由匹配给定或预定字符串符号的字符串符号组成的缓冲器或其他存储设备是许多应用中都见到的基本操作，例如但不限于数据库、通用信息的处理、数据压缩和计算机语言的处理。通过在字符串中插入新序列或从其中删除序列来修改字符串也是这些领域中的基本操作，这些字符串操作所花的时间直接影响主应用的执行时间。

当执行串行计算时，即匹配操作在包含M个符号的缓冲器中查找所有出现的N个符号的字符串，所需的步长的最大数量是N*M。当需要在缓冲器内插入字符时，需要将缓冲器中平均一半符号向右或向左移动一个单元，以便腾出用于新单元的空间。在此情况中，需要平均N/2个步长。

已提出许多串行算法来改进这些操作，这些算法是基于包括散列或树数据结构的多种技术。散列是在如下情况中使用：感兴趣的字符串是固定长度的字。在此情况中，每个字与唯一编号相关联，该唯一编号用作词典中存储的字的索引。该方法存在的缺点是，它仅在信息是静态的而且在处理过程中不更改位置时非常有效。而且，生成该编号是成本高的操作，有时可能会将多个字与相同的编号关联，这需要额外的工作来查找搜索的字。还可以利用后缀树，后缀树是其中存储了缓冲器中存在的所有子字符串的树结构。当希望查看给定字符串是否位于缓冲器中时，只需向下搜索该树，一次搜索字符串的一个字符，直到找到该字符串或找不到为止。在这两种情况中，如果字符串包含M个符号，需要最多M个步长来确定该字符串是否在长度为L的缓冲器中。虽然此搜索方法是快速的，但是构建后缀树通常是计算成本高昂的。

内容可寻址存储器或CAM是一种并行解决方案，用于在一次存储器访问中查找给定符号或字的位置。该方法对于固定长度的字非常有效，但是不容易扩充到可变长度符号字符串。当搜索能以并行方式在缓冲器中执行时，即当可以同时执行M个比较时，则步长数量减少到N。提出具有并行比较符和标记符的缓冲器存储与给定符号的每次比较的结果，以便加速字符串搜索。例如参见Almy等人的美国专利号4,575,818；Mayer的美国专利号5,319,762；Eskandari-Gharnin等人的美国专利号5,602,764；或Satoh等人的美国专利号5,448,733。这些公知的设备通常将比较符与缓冲器的每个单元关联，以及一位的标记符存储上次执行比较的结果。比较符、存储单元和标记符以如下方式工作：将要在缓冲器查找的字符串的符号广播到缓冲器的所有比较符。然后这些比较符将给定符号与它们关联的存储单元中存储的符号比较。将比较结果存储在与该比较符和存储单元关联的标记符中。

作为移位寄存器实现的缓冲器允许它们的内容并行地且同步地向左或向右移位一个时钟信号。在此情况中，可以刚好将缓冲器的整个内容移位一个步长。但是这些缓冲器不提供要移位的其内容的仅一部分，而是仅提供全局移位操作。而且，对应于缓冲器的每个单元结合多个分离的比较符往往整体地增加设备的尺寸和复杂性，由此导致过高的成本和能量使用。

因此针对前面的问题和关注事宜，本发明尝试利用一种存储器装置，它能够实现非常快速的字符串搜索，插入和删除，其中利用了一种新存储器电路，称为连接存储器(Connex Memory)(CM)(下文称为CM)。

具体来说，本发明提出一种连接存储器装置，它以联想存储器方式工作，但是还包括目前为止尚不是联想存储器装置中公知的灵活性。