三态内容寻址寄存器（TCAM）

CAM（content addressable memory），内容寻址存储器。在传统的存储技术上实现的联想记忆存储器，CAM的基本操作有三种：

写操作：输入地址和数据，将数据写在指定的地址上，写入速度和RAM相同。
读操作：输入地址，返回该地址上的数据，读取速度和RAM相同。
查找操作：输入待查数据，返回该数据被存储的地址，这也是CAM的主要用途，能够从数据库中快速的查找，并返回最佳的匹配地址，最快查找速度能够达到每秒一亿次以上。

CAM能够在一个硬件时钟周期内完成关键字的精确匹配查找，与常用的随机存储器通过输入地址来返回该地址处的信息不同，CAM的访问只需要输入关键字KEY的内容，CAM就会将关键字与CAM中所有表项同时进行匹配比较，最后返回匹配表项在CAM中对应的地址。

路由查找具有最长前缀匹配的特点，为了使用CAM来进行最长前缀路由的查找，对每一类可能的地址前缀长度使用一个CAM，每个CAM保存对应长度的所有前缀集合。对于IPV4来说，一共需要使用32个CAM。这种方法为了保存N个前缀表项，每个CAM都需要N个表项空间，存储空间的利用率低。

TCAM（ternary content addressable memory），三态内容寻址存储器。从CAM的基础上发展而来，一般的CAM存储器中的每一个bit位的状态只有两个，0或者1。TCAM有三种状态，除了0和1还有一个“dont care”的状态。TCAM通过掩码来实现的，TCAM的这个第三种状态特征使TCAM既能够进行精确匹配查找，又能够进行模糊匹配查找。而CAM没有第三种状态，只能够进行精确匹配查找。

TCAM中的每个表项都是以<地址、掩码>序偶的形式保存，假设地址关键字的长度为1到W，那么地址和掩码分别占用W bit。对于关键字长度为Y（1<=Y<=W）的表项来说，它的掩码前Y个bit为1，剩下的W-Y bit为0，它的地址后W-Y个比特可以为0或者1。

TCAM通过保存关键字掩码的方式使得它可以保存任意长度的关键字表项，由于可能存在多个表项匹配的情况，因此TCAM需要在这些匹配的表项中选取一个表项作为最后的查找结果，TCAM规定在所有匹配的表项中选取选取地址最低的表项作为最后的结果。所以为了能够进行最长前缀路由的查找，需要保证在TCAM的低地址存储前缀较长的关键字表项，在地址高的区域存储前缀较短的关键字的表项。

TCAM器件的生产厂商主要有cypress、IDT、Netlogic三家。这三家将TCAM器件称为Network Search Engine（NSE）、Network Search Accelerator（NSA）和Knowledge-based Processor（KBP）。

TCAM器件主要应用有：

ATM（Asynchronous Transfer Mode） Switching设备中的VCI/VPIZ转发和ATM-to-MPLS or ATM-to-TCP-Flow地址映射表项的存储和查找。
Ethernet Switching设备中的二层MAC地址、ARP/RARP解析和三层IP路由表项的存储和查找。
Emerging Protocols and functions方面的MPLS lable表项的存储和查找。
Packet Classification业务中的Enforce security、Enforce departmental policies和QOS检测表项的储存和查找。
安全防护设备中的FIB/LBT、MFIB及ACL表项存储和查找。

传统的表项查找方法：线性查找法、二叉树查找法、哈希表查找法。这些传统的查找方法都是基于SRAM的软件查找方法，特点就是查找速度慢。线性查找法需要遍历表中的所有表项；二叉树查找法需要遍历树中的大部分节点，并且查找速度受限于树的深度；哈希表查找法是软件查找中较快的。

基于硬件的TCAM查找法在查找时，整个表项空间的所有数据在同一时刻被查询，查找速度不受限与表项空间数据大小的影响，每个时钟周期完成一次查找，平均查找速度是基于SRAM算法查找的6倍。

TCAM的查找方式是NP/ASIC --->(key) TCAM --->(index/addr) QDR SRAM --->(result) NP，网络处理器NP从报文头中把需要查找的信息提取出来，这个待查找的信息要整理成跟TCAM所存表项的格式一致，称为KEY。KEY作为TCAM的输入数据，经过与表项对照，如果有匹配的表项，就把该表项所在的地址作为输出，称为Index。然后将index作为RAM的地址输出，从RAM里得到所需查找的信息，称为data、最后将data返回给发起查找操作的NP，完成一次查找操作。

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SRAM

SRAM（static random-access memory），静态随机存取存储器，是随机存取存储器的一种，静态是指这种存储器只要保持通电，里面存储的数据就可以一直保持。而DRAM，动态随机存取存储器，里面存储的数据需要周期性的更新。但是当断电的时候sram里面的数据还是会消失，与断电后还能存储资料的rom或者闪存不同