Mémoire adressable par contenu - Définition

Introduction

La mémoire adressable par contenu (CAM, en anglais Content-Addressable Memory) est un type de mémoire informatique spécial utilisé dans certaines applications de recherche à très haute vitesse. Elle est aussi connue sous le nom de mémoire associative (associative memory, associative storage, ou associative array).

Tableaux associatifs matériels

Contrairement aux mémoires informatiques standard (random access memory ou RAM) pour lesquelles l'application utilisatrice fournit une adresse mémoire et la RAM retourne la donnée stockée à cette adresse, un CAM est conçu de manière à ce que l'application utilisatrice fournisse un mot de donnée et le CAM cherche dans toute sa mémoire pour voir si ce mot y est stocké. Si le mot est trouvé, le CAM retourne une liste d'une ou plusieurs adresses où le mot a été trouvé (et dans certaines architectures, il renvoie également le mot de donnée, ou d'autres morceaux de données associées). Ainsi, un CAM est l'équivalent matériel de ce que l'on appelle un tableau associatif en logiciel.

Implémentations alternatives

Pour aboutir à un compromis différent entre la vitesse, la taille mémoire, et le coût, certaines implémentations émulent le fonctionnement du CAM en implémentant une recherche d'arbre standard ou une conception de hash, au niveau matériel, en utilisant des astuces matérielles comme la réplication ou le pipelining pour améliorer le rendement. Ces conceptions sont souvent utilisées dans les routeurs.

Implémentations Semiconducteur

Parce qu'un CAM est conçu pour chercher dans toute sa mémoire en une seule opération, il est plus rapide que la RAM, dans toutes les applications de recherche. Le revers de la médaille, est qu'au contraire de la RAM, chip, qui a des cellules de stockage simples, chaque bit de mémoire individuel dans un CAM complètement parallèle doit avoir son propre circuit de comparaison pour détecter une correspondance entre le bit stocké et le bit d'entrée. En plus, les sorties de correspondances de chaque cellule du mot de donnée doivent être combinées pour aboutir à un signal correspondant au mot entier. La circuiterie additionnelle augmente la taille physique de la puce CAM ce qui augmente le coût de fabrication. La circuiterie supplémentaire augmente également la puissance de dissipation puisque chaque circuit de comparaison est actif à chaque cycle d'horloge. En conséquence, un CAM n'est utilisé que dans les applications spécialisées où la vitesse de recherche ne peut pas être atteinte en utilisant une méthode moins coûteuse.

CAM ternaires

Le CAM binaire est le type le plus simple de CAM qui utilise la recherche de données ne contenant que des 1s et 0s. Le CAM ternaire permet un troisième état de correspondance appelé "X" ou "quelconque" pour un ou plusieurs bits dans le mot de donnée stocké, permettant l'ajout de flexibilité dans la recherche. Par exemple, un CAM ternaire pourrait avoir un mot stocké de "10XX0" qui correspondra aux recherches des mots "10000", "10010", "10100", ou "10110". La flexibilité de recherche additionnelle vient avec un coût additionnel par rapport aux CAM binaires parce que la cellule de mémoire interne doit à présent encoder les trois possibilités d'état au lieu des deux du CAM binaire. Cet état additionnel est typiquement implémenté en ajoutant un bit de masque (bit "care" ou "don't care" (quelconque)) à chaque cellule mémoire.

Standards pour la mémoire adressable par contenu

Une définition d'interface majeure pour les CAM et autres éléments de recherche de réseau a été spécifiée dans l’Interoperability Agreement appelé Look-Aside Interface (LA-1 et LA-1B) développé par le Network Processing Forum, qui ensuite a fusionné avec l’Optical Internetworking Forum (OIF). Beaucoup de composants ont été produits par Integrated Device Technology, Cypress Semiconductor, IBM, et d'autres firmes du LA interface agreement. Le 25 mai 2006, l’OIF a annoncé avoir initié un projet pour créer une spécification lookaside (SLA) série.