1.CAM介绍

标准存储器RAM查找方式为通过地址查找相应地址的数据，而CAM为通过数据查找相应地址，实现了更快的数据搜索。
CAM中，每个地址只能存储唯一数据，但特定的数据可以存在多个地址中。
当写入发现地址冲突时，删除原来的旧数据。

2.实现方法

共两种主流实现方法，基于SRL16E和基于RAM实现，本文主要介绍基于RAM的实现方式。
基于RAM的实现思路其实就是将地址与内容互换，将内容作为地址，将地址转换为独热码表示的内容存于RAM（这是为了保证同一数据内容可以同时存在不同地址中，同时保证可以进行CAM并联），假设原RAM位宽为10，深度为32，则相应CAM需要深度为2¹⁰=1024，宽度也为32。
如下图所示为CAM存储结构。

此图中，CAM数据000存储在地址1
CAM数据000存储在地址1
CAM数据001存储在地址5
CAM数据011存储在地址3
CAM数据100存储在地址0和7
CAM数据110存储在地址2
CAM数据010、111、101没有被存储在任何地址
CAM地址4、6没有存储任何数据。
注意，CAM的存储宽度和深度不是位宽和位深，CAM输入端口位宽为1，位深为总数据量，这样的目的是当地址为{RAM数据，RAM地址}时，便可实现定位功能。举例说明，在上图中，CAM中在地址{000，1}的数据为1’b1时即可表示RAM中地址1存储数据为000，CAM中在地址{001，5}的数据为1’b1时即可表示RAM中地址5存储数据为001。通过这种方式即可实现数据与地址的互换。

2.1电路实现

电路主要有两个RAM实现，分别是RraseRAM和RAMB，其中RraseRAM存储内容即为查找表内容，RAMB存储为CAM。
【注】RraseRAM需用Distribute RAM实现，此处目的应该是为了在输入地址后，能立刻（类似组合逻辑）输出相应数据。
在本例中，RraseRAM为10x32位RAM，其地址位宽为5，数据位宽为10；则相应CAM为32x1024，即宽32，深1024，RAM输入端口为1x32k（即数据位宽为1，位深为32x1024，因此每次只写一位）
本例中，10bit是数据宽度，32为查找表深度。

2.2 写入操作

写入操作共需两个时钟周期。第一周期为擦除操作，目的是擦除原RAM地址对应数据在CAM中的存储，方法是将5位的写入地址输入RraseRAM查找相应10位的数据，再将查得的数据作为CAM地址高位（定位CAM行，也就是CAM地址），写入地址作为CAM地址低位（定位CAM列，也就是CAM数据），CAM输入为0，即可将原CAM数据抹去；第二周期为写入操作，RraseRAM中将写入地址和数据正常输入，CAM中在地址{写入数据，写入地址}写入1‘b1即可。

2.3 读出操作

读取端口位宽和位深与存储器宽度和深度相同，只需将所查数据输入地址端口即可得到独热码的地址信息。

3. CAM存储扩展

3.1 深度扩展

为了实现大于32位的CAM深度，多个基本CAM块被并行组合。如下如所示CAM大小为128位深，10位宽。

3.2 宽度扩展

为了实现大于10的CAM宽度，需要扩展输入信号DIN的宽度，同时在输出为增加与门将CAM连接，保证高低数据位全部匹配后再输出。
（此时可不可以一个数据多个地址呢？可以，DIN不同，CAM中行不同，但ADDR相同，因此CAM中列相同）

4. 总结

CAM的实现基于RAM一个非常重要的性质，就是只要保证2^地址位宽*2^数据位宽=存储量，那么输入输出端口的地址位宽和数据位宽可以随意改变。
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