1.引 言

　　隨著路由器接口速率的不斷提高，軟件路由查找機(jī)制已經(jīng)不能滿足納秒級(jí)的轉(zhuǎn)發(fā)要求。而TCAM由于其速度快．且解決了CIDR帶來(lái)的長(zhǎng)前綴匹配問題．成為當(dāng)前常用的硬件解決方案。

　　TCAM即三元內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器是帶有按位屏蔽能力的基于硬件并行查表的存儲(chǔ)器，以硬件化的路由表查找和分組轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)包的快速分類和路由，同時(shí)支持ACL和MPLS查找。高速的TCAM允許對(duì)位域進(jìn)行‘0’、‘1’或‘x’(忽略)三種方式的查找，因此可以用來(lái)確定長(zhǎng)前綴匹配。這種存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)具有屏蔽功能的查找，使‘x’查找成為可能。除可快速查找關(guān)鍵字外，還能夠?qū)崿F(xiàn)許多邏輯運(yùn)算，大大加速路由查找速度。

　　“與非”型因其可以對(duì)匹配線進(jìn)行有選擇性預(yù)充從而避免了大量不必要的求值功耗的產(chǎn)生，功耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于“或非”型。由于實(shí)際的TCAM單元陣列十分復(fù)雜，時(shí)序控制成為其能否正常運(yùn)行的重點(diǎn)，如何設(shè)計(jì)時(shí)序電路也成為TCAM設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。本文將重點(diǎn)介紹“與非”型TCAM及其組成電路，并討論時(shí)序控制問題。

　　2 TCAM工作原理：

　　TCAM是在二元內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器(cAM)的基礎(chǔ)之上改進(jìn)發(fā)展而來(lái)的，CAM是一種專用存儲(chǔ)器件，可進(jìn)行快速大量并行搜索。在執(zhí)行搜索操作的時(shí)候，存儲(chǔ)器中所有的數(shù)據(jù)同時(shí)與搜索關(guān)鍵字相比較，而搜索結(jié)果就是匹配項(xiàng)的物理地址。為了保證快速搜索，CAM通常采用管線結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)鐘周期都能啟動(dòng)搜索，運(yùn)行速度可以維持在每時(shí)鐘周期搜索。

　　TCAM單元與cAM單元結(jié)構(gòu)上的不同在于一個(gè)TCAM單元包含兩個(gè)SRAM單元，可以理解為用兩位二進(jìn)制數(shù)值來(lái)表示三個(gè)不同的狀態(tài)。圖l為經(jīng)典的“與非”型TCAM單元，其中sLl和s 為搜索線，為一列單元共有，ML．IN和ML一0uT為匹配線輸入和輸出，sTAM則采用常用的6管型sTAM。

　　在搜索操作中，一個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)以互補(bǔ)形式輸人，分別存儲(chǔ)在TcAM單元的兩個(gè)SRAM中，當(dāng)輸人數(shù)據(jù)與s*中已存數(shù)據(jù)相同時(shí)，匹配線導(dǎo)通，反之截止，即“匹配導(dǎo)通，失配截止”。

　圖1 “與非”型TcAM單元。

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