内容可寻址存储器cammcm69c233在交换机中的应用

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1、内容可寻址存储器CAMMCM69C233在交换机中的应用

2、第1摘要：介绍了内容可寻址存储器ＣＡＭＭＣＭ６９Ｃ２３３的特点及使用。通过某交换机应用表明，可大幅度提高数据检索速度，增强系统可靠性。关键词：CAM数据检索嵌入式实时控制系统MACRTOS内容可寻址存储器ＣＡＭ（ＣｏｎｔｅｎｔＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＭｅｍｏｒｙ是一种特殊的存储阵列。它具有将输入数据与ＣＡＭ中存储的所有数据项同时进行比较，迅速判断输入数据是否与ＣＡＭ中存储的数据项相匹配，并给出数据项对应地址和匹配信息的特点，因而被广泛地应用于通信、模式识别等领域。在某型号交换机的设计中，笔者应用ＭＯＴＯＲ

3、ＯＬＡ公司的ＣＡＭ芯片——ＭＣＭ６９Ｃ２３３实现数据检索功能，既提高了系统资源的利用率，又保障了系统性能，大大缩短开发周期。１ＭＣＭ６９Ｃ２３３功能简述ＣＡＭ是一种基于ＲＡＭ技术的存储器，数据项存储在ＣＡＭ内部的阵列中。每个数据项的位数叫字宽，阵列内所有数据项的条数叫做ＣＡＭ的深度，ＣＡＭ的容量通过字宽和深度来表征。ＭＣＭ６９Ｃ２３３可存储４０９６条宽度为６４位的数据项。图１所示为ＭＣＭ６９Ｃ２３３的结构框图。500)this.style.ouseg(this)">ＭＣＭ６９Ｃ２３３有两个数据端口：控制端口（ＣｏｎｔｒｏｌＰｏｒｔ）和匹配端口（ＭａｔｃｈＰｏｒｔ

4、）。控制端口用于ＣＡＭ表（ＣＡＭＴａｂｌｅ）的操作，除用于数据项的增加／删除、校验、统计外，还可以读取芯片内部状态寄存器的信息。数据的检索通过匹配端口完成。尽管基于ＲＡＭ技术，ＣＡＭ的存储机制却与ＲＡＭ大相径庭。如图１所示，ＭＣＭ６９Ｃ２３３没有用于确定内容存储地址的地址总线，地址线Ａ０～Ａ２用于对片内控制寄存器的寻址。在写ＣＡＭ模式下，ＭＣＭ６９Ｃ２３３从控制端口数据线ＤＱ０～ＤＱ１５读取需要写入的数据项，数据项的存储地址由芯片内部逻辑控制。用户可对ＭＣＭ６９Ｃ２３３的匹配规则进行编程，在读ＣＡＭ模式（查找匹配）时，ＭＣＭ６９Ｃ２３３直接从匹配口数据线ＭＱ０～

5、ＭＱ３１读入数据，并按照预先定义的匹配规则将输入数据项与阵列中的所有数据项进行并行比较。如果数据项存在，匹配口输出该数据项的索引值，且ＭＳ为０；如果数据项不存在，ＭＳ为１。由于比较过程只需一个时钟周期，所以速度极快。ＭＣＭ６９Ｃ２３３的最长匹配时间为２１０ｎｓ。ＭＣＭ６９Ｃ２３３有两种工作模式：ＡＴＭ模式和基本模式。ＡＴＭ模式主要用于ＡＴＭ交换机中对ＡＴＭ信元的处理。基本模式的应用十分灵活，由于匹配规则可编程，用户可根据不同的应用场合实现检索功能。２应用实例２．１设计要求某型号交换机根据产品定义用于ＡＴＭ网络和基于以态网的城域网Ｅ－ＭＡＮ（ＥｔｈｅｒｎｅｔＭｅｔ

6、ｒｏｐｏｌｉｔａｎＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）的连接。其ＡＴＭ端口工作速率为１５５Ｍｂｐｓ，以太网端口工作速率为１００Ｍｂｐｓ。系统数据流如图２所示。图2交换机系统数据流图上行方向，交换机首先在系统内嵌的ＶＰ／ＶＣ通道表内检查每一个ＡＴＭ信元内的虚通路值／虚链接值ＶＰＩ／ＶＣＩ（ＶｉｒｔｕａｌＰａｔｈＩｎｄｅｘ／ＶｉｒｔｕａｌＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＩｎｄｅｘ，标识一条虚通道／虚链接ＶＰ／ＶＣ）是否存在。如果存在，ＣＰＵ获得该ＶＰ／ＶＣ的配置信息，准备下一步的协议处理。如果输入信元的ＶＰＩ／ＶＣＩ不存在，则丢弃该信元。输入的ＡＴＭ信元经协议处理后，包含在ＡＴＭ信元中的以

7、太网帧被提取出来。交换机接着对以太网帧的源ＭＡＣ地址进行检索，判断该以太网帧是否来自已知的用户。如果在系统内嵌的ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表中检索到该ＭＡＣ地址，则表明该以太网帧来自已知的用户，系统随即刷新老化标记，将其转发至以太网接口；如果不存在，则系统将在ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表中添加该ＭＡＣ地址并设置老化标记，而后交换机将该以太网帧转发至以太网接口。下行方向，系统首先以输入以太网帧的目的ＭＡＣ地址为关键字在ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表中进行检索，该地址就是上文提到的源ＭＡＣ地址。如果目的ＭＡＣ地址不存在，则将输入的以太网帧转换为ＡＴＭ信元，向所有用户端口广播；如果匹配成功，交

8、换机获得与该ＭＡＣ地址对应的ＶＰＩ／ＶＣＩ，将以太网帧转换为ＡＴＭ信元，并根据ＶＰＩ／ＶＣＩ通道表，从指定的用户端口转发至ＡＤＳＬ终端，最后送达用户主机。嵌入式实时控制系统的性能主要取决于两方面：硬件平台的运算性能和算法的优越性。其中硬件平台的运算性能最为关键，这一点在交换机中表现得由为突出。按照设计要求，ＡＴＭ信元的ＶＰＩ／ＶＣＩ检索必须在１／４～１／２的信元接收时间内完成，即６８４ｎｓ～１．３７μｓ，以太网帧的ＭＡＣ地址的检索时间不能超过５．１２μｓ。因此首先要保证数据检索任务的响应速度；其次，由于交换机数据流量大，对于本系统的ＡＴＭ端口，系统每秒必须处理约

9、３６５，５６６帧ＡＴＭ信