[发明专利]一种带影子非挥发存储器的CAM/TCAM

说明书

技术领域

本发明属于内容寻址存储器(Content Addressable Memory，CAM)领域，具体涉及一种带影子非挥发存储阵列(Shadow Nonvolatile Memroy Array)的内容寻址存储器或者三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory，TCAM)。

背景技术

内容寻址存储器(CAM)是一种根据外部输入的数据、对外部输入数据与内部存储数据相比较然后根据比较结果输出地址的存储器，其广泛应用于数据检索、查找表、数据压缩等。

内容寻址存储器单元一般包括存储功能单元、比较单元、字线(WordLine，WL)、位线(Bit Line)、源线(Source Line，SL)和匹配线(Match Line，ML)。现有技术的内容寻址存储器单元中，主要以静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)作为存储功能单元。一般情况下，两个内容寻址存储器单元可以组成形成一个三态内容寻址存储器(TCAM)，其可以支持三种逻辑状态：0、1或者X，X即不关心态(Don’t care)。

图1所示为现有技术的基于SRAM的CAM单元结构示意图，该SRAM-TCAM中，当BL中输入的数据(也即搜索数据)与SRAM存储单元21存储的数据相同时，比较模块22中的两个MOS管均有一个会关断，ML电位为高电平，匹配结果被指示；反之，当BL中输入的数据与DRAM存储单元21存储的数据不相同时，比较模块22中的两个MOS管均导通，ML电位为低电平，搜索结果不匹配被指示。

图2所示为现有技术的基于SRAM的TCAM单元结构示意图，该TCAM单元是由图1所示的两个CAM单元11、12组合而成，其中左边的CAM单元11存储数据“0”、右边的CAM单元12存储数据“0”时，代表该TCAM单元存储数据“X”；左边的CAM单元11存储数据“0”、右边的CAM单元12存储数据“1”时，代表该TCAM单元存储数据“1”；左边的CAM单元11存储数据“1”、右边的CAM单元12存储数据“0”时，代表该TCAM单元存储数据“0”；左边的CAM单元11存储数据“1”、右边的CAM单元12存储数据“1”时，代表该TCAM单元为失效模式。

图3所示为现有技术的基于DRAM的CAM单元结构示意图。当BL中输入的数据(也即搜索数据)与DRAM存储单元31存储的数据相同时，比较模块32中的两个MOS管均有一个会关断，ML电位为高电平，匹配结果被指示；反之，当BL中输入的数据与DRAM存储单元31存储的数据不相同时，比较模块32中的两个MOS管均导通，ML电位为低电平，不匹配结果被指示。

图4所示为现有技术的基于DRAM的TCAM单元结构示意图。该TCAM单元是由图3所示的两个CAM单元13、14组合而成，其中左边的CAM单元13存储数据“0”、右边的CAM单元14存储数据“0”时，代表该TCAM单元存储数据“X”；左边的CAM单元13存储数据“0”、右边的CAM单元14存储数据“1”时，代表该TCAM单元存储数据“1”；左边的CAM单元13存储数据“1”、右边的CAM单元14存储数据“0”时，代表该TCAM单元存储数据“0”；左边的CAM单元13存储数据“1”、右边的CAM单元14存储数据“1”时，代表该TCAM单元为失效模式。

相比图1、图2所示基于SRAM的CAM/TCAM单元，图3、图4所示的基于DRAM的CAM/TCAM单元具有速度更快、能耗更小、单元面积小的优点。但是，我们同时也注意到，CAM/TCAM单元中的DRAM存储单元中的电容需要动态保持刷新操作来存储数据，而用于刷新操作的外围电路相对复杂，占用了芯片的面积。

进一步，我们可以注意到，以上所示的CAM/TCAM均具有挥发性(Volatile，断电后数据不保持)存储的特点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，解决现有技术的基于SRAM和DRAM的CAM中的挥发性存储的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的内容寻址存储器包括地址发生器、基于DRAM或SRAM的内容可寻址存储器阵列、影子非挥发存储器阵列，所述地址发生器产生的地址信号输入至内容可寻址存储器阵列或影子非挥发存储器阵列，影子非挥发存储器阵列根据地址关系对应存储内容可寻址存储器阵列中的数据。